כאן, אנו מתארים אקס ויוו ושיטות vivo להערכת פיזור חיידקים מזיהום פצע בעכברים. פרוטוקול זה יכול להיות מנוצל כדי לבדוק את היעילות של טיפולים אנטי מיקרוביאלית אקטואלי אנטי ביופילם, או כדי להעריך את יכולת הפיזור של זנים חיידקיים שונים או מינים שונים.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
כאן, אנו מתארים אקס ויוו ושיטות vivo להערכת פיזור חיידקים מזיהום פצע בעכברים. פרוטוקול זה יכול להיות מנוצל כדי לבדוק את היעילות של טיפולים אנטי מיקרוביאלית אקטואלי אנטי ביופילם, או כדי להעריך את יכולת הפיזור של זנים חיידקיים שונים או מינים שונים.
זיהומים הקשורים Biofilm מעורבים במגוון רחב של מצבים כרוניים כגון כיבים ברגל סוכרתית שאינם ריפוי, סינוסיטיס כרונית, מדיה דלקת אוזניים חוזרת, ועוד רבים. תאים מיקרוביאליים בתוך זיהומים אלה מוגנים על ידי חומר פולימרי חוץ תאי (EPS), אשר יכול למנוע אנטיביוטיקה ולארח תאים חיסוניים מפני ניקוי הזיהום. כדי להתגבר על מכשול זה, חוקרים החלו לפתח סוכני פיזור כטיפולים פוטנציאליים. סוכנים אלה מתמקדים ברכיבים שונים בתוך ה- EPS של הביופילם, מחלישים את המבנה ויוזמים פיזור של החיידקים, אשר תיאורטית יכול לשפר את העוצמה האנטיביוטית ואת הסיווג החיסוני. כדי לקבוע את היעילות של סוכני פיזור עבור זיהומים פצע, פיתחנו פרוטוקולים המודדים פיזור biofilm הן ex vivo ו in vivo. אנו משתמשים במודל כריתה כירורגית של עכבר שתואר היטב כדי ליצור זיהומים כרוניים הקשורים לביופילם. כדי לפקח על פיזור vivo, אנו מדביקים את הפצעים עם זנים חיידקיים המבטאים לוציפראז. לאחר זיהומים בוגרים הוקמו, אנו להשקות את הפצעים עם פתרון המכיל אנזימים להשפיל רכיבים של EPS biofilm. לאחר מכן אנו עוקבים אחר המיקום והעוצמה של האות הזוהר בפצע ואיברים מסננים כדי לספק מידע על רמת הפיזור שהושגה. לניתוח ex vivo של פיזור biofilm, רקמת פצע נגוע שקוע בתמיסת אנזים משפיל biofilm, ולאחר מכן עומס חיידקי שנותר ברקמה, לעומת עומס חיידקי בתמיסה, מוערך. שני הפרוטוקולים יש חוזקות וחולשות והוא יכול להיות אופטימיזציה כדי לעזור לקבוע במדויק את היעילות של טיפולים פיזור.
עליית עמידות לאנטיביוטיקה ברחבי העולם מובילה לחוסר אפשרויות אנטיביוטיות לטיפול במגוון זיהומים חיידקיים1. בנוסף לעמידות לאנטיביוטיקה, חיידקים יכולים להשיג סובלנות אנטיביוטית על ידי אימוץ אורח חיים הקשור לביופילם2. ביופילם היא קהילה של מיקרואורגניזמים המוגנים על ידי מטריצה של פוליסכרידים, דנ"א חוץ תאי, שומנים וחלבונים3, הנקראים באופן קולקטיבי החומר הפולימרי החוץ תאי (EPS). ככל שמשבר ההתנגדות לאנטיביוטיקה נמשך, אסטרטגיות חדשות המאריכות את השימוש, או מחזקות את היעילות של, אנטיביוטיקה נחוצות מאוד. סוכני אנטי-ביופילם הם פתרון מבטיח אחד4.
בין אסטרטגיות אנטי-ביופילם שונות שהוצעו, ניצול סוכני פיזור, אשר למקד רכיבים שונים של EPS biofilm, נמצאים בחזית הפיתוח הטיפולי5. גליקוסייד הידרולאס (GH) הם סוג אחד כזה של חומר פיזור. GH הם סוג גדול של אנזימים לזרז את המחשוף של קשרים שונים בתוך פוליסכרידים המספקים שלמות מבנית EPS. הקבוצה שלנו, כמו גם אחרים, הראו כי GH יכול ביעילות להשפיל biofilms, לגרום לפיזור ולשפר את היעילות האנטיביוטית עבור מספר מינים חיידקיים שונים, הן במבחנה והן vivo6,7,8,9,10,11.
עם עניין גובר פיזור biofilm,חשוב לפתח שיטות יעילות להעריך את יעילות הפיזור. כאן, אנו מציגים פרוטוקול מפורט לטיפול בדלקות פצע הקשורות biofilm עם סוכן פיזור בעכברים, ואת ההערכה של יעילות פיזור, ב vivo ו ex vivo. המטרה הכוללת היא לספק שיטות יעילות שניתן להשתמש בהן עם מודלים פרה-קוליניים למדידת פיזור ביופילם ביעילות וביעילות.
מודל זיהום כריתה כירורגית מורין שימש במחקרים אלה כדי להקים זיהום הקשורים biofilm. השתמשנו במודל זה למעלה מ-15 שנה ופרסמנו את התצפיות שלנו בהרחבה7,9,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21. באופן כללי, זהו מודל זיהום לא קטלני שבו חיידקים נשארים מקומיים למיטת הפצע והם הקשורים לביופילם (חיידקים הנראים בצבירות המוקפות ב- EPS), ומגדירים זיהום כרוני שנמשך עד 3 שבועות. עם זאת, אם עכברים הם immunocompromised (עם סוכרת מסוג 1 למשל), הם יכולים להיות רגישים יותר לפתח זיהום מערכתי קטלני במודל זה.
בדו"ח זה, אנו מספקים פרוטוקולים להערכת פיזור של חיידקים מפצע, הן vivo ו ex vivo. שני הפרוטוקולים יכולים לשמש כדי לבחון את היעילות של סוכן פיזור ויש להם נקודות החוזק והחולשה שלהם. לדוגמה, הערכת פיזור ב vivo יכול לספק חשוב, מידע בזמן אמת על התפשטות חיידקים לחלקים אחרים של הגוף לאחר פיזור, וכיצד המארח מגיב. מצד שני, הערכת ex vivo פיזור עשוי להיות רצוי יותר עבור סינון סוכנים מרובים, מינונים, או ניסוחים, כמו הרקמה ניתן לחלק סעיפים מרובים שניתן לבדוק בנפרד, ובכך להפחית את מספר העכברים הנדרש. בעת הערכת סוכנים מרובים, אנו בדרך כלל למדוד פיזור הראשון במבחנה כפי שתואר קודם לכן 6,9,22. לאחר מכן אנו בודקים את ex vivo היעיל ביותר ומילואים בדיקות vivo עבור מספר מוגבל של סוכנים מבטיחים מאוד.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פרוטוקול זה של בעלי חיים נבדק ואושר על ידי הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים של המרכז למדעי הבריאות של אוניברסיטת טקסס טק (פרוטוקול מספר 07044). מחקר זה בוצע בהתאם להמלצות המדריך לטיפול ושימוש בחיות מעבדה של המכונים הלאומיים לבריאות.
1. הכנת חיידקים לזיהומים בעכבר
הערה: כאן אנו מתארים עכברים מדביקים רק עם Pseudomonas aeruginosa. עם זאת, מינים חיידקיים אחרים עשויים לשמש כדי לגרום לזיהום. זנים וחומרים חיידקיים מפורטים בטבלת החומרים.
2. הכנת אנזים פיזור ביופילם
הערה: למחקר זה אנו משתמשים בתמיסה של 10% של עמילאז וצלולאז בחלקים שווים (5% מכל אחד), אשר ייקרא "GH", לטיפול בפיזור.
3. בעלי חיים ניסיוניים והתקנה טרום ניתוחית
4. ניתוח כריתת עובי מלא גב
5. בטיפול בפיזור vivo
הערה: כאן אנו מתארים את הניהול של סוכני הפיזור על ידי יישום סדרה של 3 פתרונות השקיית פצעים מקומיים (איור 1). עם זאת, הפרוטוקול יכול להיות מותאם עבור סוגים אחרים של משלוח כגון היישום של ג'לים, קרמים או רטבים.
6. בהדמיה וניתוח פיזור vivo
הערה: אם זן זוהר של חיידקים מנוצל כדי ליזום זיהום, מערכת הדמיה In Vivo (IVIS) ניתן להשתמש כדי לדמיין פיזור ממיטת הפצע.
7. הערכת פיזור על ידי קביעת CFU
8. הערכה אקס ויוו של פיזור (איור 4)
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בניסוי זה, עכברי וובסטר שוויצריים בני 8-10 שבועות נדבקוב-10 4 CFU של PAO1 הנושאים את פלסמיד הזוהר pQF50-lux. כפי שתואר לעיל, זיהום הורשה להקים במשך 48 שעות לפני מתן 3 x 30 דקות טיפולים של PBS (בקרת רכב) או 10% GH (טיפול) לעכל את EPS biofilm. עכברים צולמו טרום טיפול, מיד לאחר הטיפול (0 שעות) וב 10 שעות ו 20 שעות לאחר הטיפול. איור 2A ואיור נוסף 1 מראים זיהום מבוסס בתוך מיטת הפצע היוצר אות ביולומיננטי בהיר. פיזור של חיידקים מתוך מיטת הפצע ניתן לדמיין מיד לאחר הטיפול...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כאן אנו מתארים פרוטוקולים שניתן להשתמש בהם כדי לחקור את היעילות של סוכני פיזור biofilm. פרוטוקולים אלה יכולים להיות מותאמים בקלות לשימוש עם סוגים שונים של חומרי פיזור, מינים חיידקיים או דגימות ex vivo, כולל דגימות פסולת קלינית. פרוטוקול זה מספק גם מודל רלוונטי קלינית לאיסוף וחקר תאים חיידקיים מפוזרים. הפנוטיפים של תאים חיידקיים מפוזרים הוכחו להיות נבדלים מאלה של תאים פלנקטוניים או biofilm 5,24,25,
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
עבודה זו נתמכה על ידי מענקים של המכונים הלאומיים לבריאות (R21 AI137462-01A1), קרן טד נאש לונג לייף, קרן ג'ספר ל' וג'ק דנטון וילסון ומשרד ההגנה (DoD MIDRP W0318_19_NM_PP).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| צינור מיקרוצנטריפוגה 1.5 מ"ל | פישר | 14823434 השתמש להשלמת דילולים סדרתיים של דגימות | |
| 25G 58 במחט | פישר | 14823434 | מתחבר למזרק 1 מ"ל |
| Ampicillin נתרן מלח | פישר | BP1760-5 | הכינו תמיסת מלאי של 50 מ"ג/מ"ל והוסיפו 100 ומיקרו; L עד 10 מ"ל של מרק LB הן ללילה והן לתת-תרבות |
| Amylase | MP Biomedicals | 2100447 | הכינו תמיסה של 5% w/v, מערבולת- ניתן להשתמש בחומרי פיזור אחרים |
| בופרנורפין SR-LAB 5 מ"ל (1 מ"ג/מ"ל) | ZooPharm | RX216118 | להשתמש כטיפול בכאב - עשוי להשתמש באפשרויות אחרות |
| Cellulase | MP Biomedicals | 2150583 | הוסף 5% w/v לתמיסת העמילאז של 5% w/v, מערבולת, הפעל ב-37 מעלות; C למשך 30 דקות- ניתן להשתמש בחומרי פיזור אחרים |
| קרם אפילציה | Walmart | 287746 | השתמש בכמות קטנה כדי לעסות לתוך זקיקי השיער בגב החיה והקצה 10 דקות להסרת שיער |
| מלקחיים לבישה, טיפים משוננים | פישר | 12-460-536 | יכול להשתמש בצורות אחרות של מלקחיים |
| צלוחיות ארלנמאייר מבולבלות 125 מ"ל | 101406 | פישר השתמש לגידול לילה ותת-תרביות של חיידקים | |
| FastPrep-24 הומוגנייזר ספסל | MP Biomedicals | 6VFV9 | השתמש ב-5 m/s למשך 60 שניות פעמיים כדי להומוגניזציה של רקמות |
| Fatal Plus | Vortech Pharmaceuticals | 0298-9373-68 | הזרקת 0.2 מ"ל תוך פריטנאלי לכל עכבר |
| צינורות הומוגניזציה (צינור חרוזים 2 מ"ל 2.4 מ"מ מתכת) | פישר | 15340151 | משמש להומוגניזציה של דגימות לציפוי |
| תרופות | גב יהלום איזופלורן | ||
| תמיסת קטמין הידרוכלוריד/קסילזין הידרוכלוריד C-IIIN | Sigma Aldrich | K4138 | השתמש כאנסתיה - ניתן להשתמש באפשרויות אחרות גם כדי להשיג שדה כירורגי של מרק אנסתיה |
| LB, מילר | פישר | BP1426-2 | הוסף 25 גרם לליטר ואוטוקלאב |
| לידוקאין 2% | תרופות גב יהלום | 2468 | הזריק 0.05 מ"ל דרך הצד של אזור מיטת הפצע המסומן כך שהוא יופקד במרכז הסימן. יש להקצות 10 דקות לפני החיתוך |
| מרופנם | סיגמא אולדריץ' | PHR1772-500 מ"ג | להכין 5 מ"ג/מ"ל להוספה לתמיסת GH למריחה מקומית ותמיסה של 15 מ"ג/מ"ל להזרקה תוך-פריטנאלית 4 שעות לפני ו-6 שעות לאחר הטיפול |
| ספוגי גזה כותנה לא סטריליים | פישר | 13-761-52 | השתמש להסרת קרם האפילציה |
| PAO1 pQF50-lux זן חיידקי | Ref [13] | N/A | PAO1 pgF50-lux שימש כזן P. aeruginosa המעניין בתוצאות המייצגות של מאמר זה |
| צלחות פטרי | פישר | PHR1772-500MG | |
| מאגר פוספט מלוח 10x | Fisher | BP3991 | לדלל פי 10 עד 1x לפני השימוש |
| רוטב פוליאוריטן | Mckesson | 66024007 | חותכים את הקצה המעוגל וחותכים את הריבוע הנותר ל-4 חלקים שווים |
| Pseudomonas אגר בידוד | VWR | 90004-394 | הוסף 20 מ"ל/ליטר גליצרול ו-45 גרם/מ"ל למים, חיטוי ושפך 20 מ"ל לצלחות פטרי |
| רענן אחר הצהריים. | Walmart | השתמש בעיניים כדי להפחית יובש במהלך ההליך. | |
| רפידות הכנה לאלכוהול סטריליות | פישר | 22-363-750 | השתמש לניקוי העור מיד לפני הפציעה כדי לחטא את האזור |
| מספריים עדינים ישרים | פישר | 89515 | יכול גם להשתמש במספריים מעוקלים |
| עכברי וובסטר שוויצריים | צ'ארלס ריבר | 551NCISWWEB | ניתן להשתמש בזני עכברים אחרים קצה |
| החלקה מזרק 1 מ"ל | פישר | 14823434 | משמש למתן תרופות ו טיפול באנזימים |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.