Dichiarazione etica
Questo studio era uno studio batterico in vitro e non coinvolgeva partecipanti umani, soggetti animali o materiali derivati dal paziente. Pertanto, non era richiesta l'approvazione del comitato di revisione istituzionale e l'approvazione dell'etica animale.
Valutazione della degradazione di AO7 nel sistema Fenton assistito dalla vitamina C
Per valutare l'effetto della vitamina C sul comportamento ossidativo osservabile della reazione di Fenton, è stata utilizzata la degradazione dell'Acid Orange 7 (AO7) come lettura chimica indiretta dell'attività ossidativa. Questo saggio non quantifica specificamente le singole specie reattive di ossigeno. Ho preparato 100 mL di soluzione AO7 a 5 mg/L e ho regolato la soluzione a pH 3. Hanno aggiunto H₂O₂ e FeSO₄ alle concentrazioni finali rispettivamente di 2,2 mM e 0,055 mM. Vitamina C aggiunta sia come bolo singolo all'inizio della reazione sia con uno schema di dosaggio in tre fasi. Per l'esperimento dose-risposta, sono stati utilizzati rapporti molari Vc:Fe 2⁺ rispettivamente di 0, 0,12, 0,24, 0,48, 2, 4, 6 e 8, corrispondenti alle concentrazioni finali di vitamina C di 0, 0,0066, 0,0132, 0,0264, 0,110, 0,220, 0,330 e 0,440 mM, quando si usa FeSO₄ a 0,055 mM. Per la condizione di aggiunta in tre fasi, si ha diviso la quantità totale di vitamina C in tre aliquote uguali e si ha aggiunto un'aliquota a 3, 5 e 7 minuti dopo l'inizio della reazione. Ad esempio, con un rapportoVc:Fe 2⁺ di 0,48, si aggiungeva vitamina C a 0,0088 mM per aliquota, ottenendo una concentrazione totale finale di 0,0264 mM.
Ho mescolato la soluzione di reazione continuamente al buio per 10 minuti, mantenendo la temperatura sotto i 30 °C. Ho raccolto 2 mL di campioni prima e dopo la reazione. Ho misurato l'assorbenza a 483 nm usando uno spettrofotometro UV-Vis e calcolato il tasso di degrado di AO7 usando l'Equazione 1:
Tasso di degrado (%) = [(A₀ − A₁) / A₀] × 100% (1)
Qui, A₀ rappresenta l'assorbenza del campione prima della reazione, mentre A₁ rappresenta l'assorbanza del campione dopo la reazione.
Valutazione del segnale di fluorescenza •OH associato utilizzando una sonda TA
Per valutare i segnali di fluorescenza associati ai radicali idrossi nelle stesse condizioni acido-vitro utilizzate negli esperimenti antibatterici, è stato stabilito un sistema chimico senza cellule utilizzando tereftalato disodio (TA, 1 mM) come sonda di fluorescenza. Questo saggio è stato utilizzato come indicatore relativo della formazione del prodotto associato al •OH e non è stato interpretato come una quantificazione assoluta della generazione di radicali idrossili. Erano inclusi sette gruppi: (1) blank (1 mM TA solo nel buffer di reazione), (2) solo H₂O₂, (3) solo Fe2⁺, (4) solo Vc (aggiunta a gradi), (5) Fenton convenzionale (Fe2⁺ + H₂O₂), (6) Fenton assistito con vitamina C con aggiunta di bolus Vc (Fe2⁺ + H₂O₂ + Vc, bolus), e (7) Fenton assistito da Vc con aggiunta a passi di TVC (Fe2⁺ + H₂O₂ + Vc, a gradi). Nella condizione di addizione a passi, il Vc veniva introdotto a 3, 5 e 7 minuti dopo l'inizio della reazione in aliquote uguali, mentre la condizione del bolo riceveva la stessa quantità totale di Vc come singola aggiunta.
Le aliquote venivano raccolte durante un periodo di reazione di 10 minuti, immediatamente alcalinizzate con NaOH per smorzare ulteriori reazioni radicali e stabilizzare la fluorescenza, e conservate a 4 °C prima della misurazione. L'intensità di fluorescenza del prodotto derivato da TA è stata misurata utilizzando un lettore di micropiastre (Ex/Em: 315/425 nm). La generazione di radicali è stata espressa come intensità di fluorescenza dopo sottrazione di blank ed è stata utilizzata come indicatore relativo della generazione di radicali. Sono stati condotti almeno tre esperimenti indipendenti, e i dati sono stati presentati come profili temporali e confronti degli endpoint a 10 minuti.
Valutazione delle prestazioni antibatteriche tramite conteggio delle colonie
I ceppi di H. pylori sono stati conservati a −80 °C in un brodo di infusione cerebrale (BHI) contenente il 25% di glicerolo. La principale varietà utilizzata per il saggio principale di conteggio delle colonie, il saggio di salvataggio, il saggio di interferenza matriciale, la colorazione a fluorescenza viva/morta e l'analisi con microscopia elettronica a scansione era H. pylori G27. Prima di ogni esperimento, i batteri venivano infilati sulle placche di agar sanguigno Columbia e incubati per 3 giorni a 37 °C in condizioni microaerofile composte dal 5% di O₂, 10% di CO₂ e 85% di N₂22.
Conteggio della colonia nel ceppo primario
Ha utilizzato l'enumerazione delle unità formanti di colonie (CFU) per valutare l'attività antibatterica in diverse condizioni di trattamento. Inclusi i seguenti gruppi: controllo non trattato, H₂O₂ da solo, vitamina C da solo, reazione di Fenton convenzionale e reazione di Fenton assistita dalla vitamina C. Se un gruppo Fe2⁺-alone non è stato incluso nell'esperimento originale, si evita di interpretare il saggio primario come una separa completa degli effetti solo ferro-ferro dagli effetti ossidativi mediati dalla reazione di Fenton. Prelevato H. pylori in coltura e sospende i batteri nella soluzione fisiologica salina. Ha regolato la densità ottica a 600 nm (OD₆₀₀) a 0,5, e ha trasferito la sospensione in una soluzione fisiologica fisiologica contenente 3 mM di urea regolata a pH 3. Aggiunto H₂O₂, FeSO₄ e vitamina C in base al gruppo di trattamento assegnato. Sono state utilizzate concentrazioni finali di 2,2 mM H₂O₂ e 0,055 mM di FeSO₄. Per il trattamento Fenton assistito dalla vitamina C, si aggiungeva vitamina C in tre aliquote uguali a 3, 5 e 7 minuti, con una concentrazione totale finale di 0,0264 mM.
Dopo 10 minuti di trattamento, ogni campione è stato immediatamente diluito 100 volte in soluzione salina tamponata con fosfato (PBS, pH 7,4) per neutralizzare la sospensione acida e ridurre il trasferimento di ossidanti residui e ferro nella fase di placcaggio. Placcata la sospensione batterica diluita su piastre di agar di sangue Columbia e incubata a 37 °C per 3 giorni in condizioni microaerofile di 5% O₂, 10% CO₂ e 85% N₂. Conteggiato le CFU e calcolato l'attività antibatterica come log₁₀ riduzione delle CFU rispetto al controllo non trattato usando l'Equazione 2:
log10 riduzione della CFU = log10(controllo CFU) − log10 (CFU trattata) (2)
Analisi di salvataggio
Per verificare se l'attività antibatterica del sistema Fenton assistito dalla vitamina C fosse associata alla disponibilità di ferro e a processi correlati ai radicali, sono stati condotti esperimenti di salvataggio utilizzando la deferoxamine (DFO) come chelante del ferro e la tiourea come scavenger di radicali idrossilici. La DFO o tiourea è stata aggiunta alla sospensione batterica 5 minuti prima dell'aggiunta di FeSO₄ e H₂O₂. DFO e tiourea sono stati utilizzati a concentrazioni finali rispettivamente di 100 μM e 5 mM.
Sono stati inclusi sei gruppi sperimentali: controllo non trattato, Fenton assistito dalla vitamina C, Fenton assistito dalla vitamina C con DFO, Fenton assistito dalla vitamina C con tiourea, DFO solo e solo tiourea. Tutti gli altri parametri sperimentali, inclusi pH, fondo salino/urea, concentrazione di H₂O₂, concentrazione di FeSO₄, schema di dosaggio di vitamina C, durata del trattamento, diluizione/neutralizzazione prima della placcatura e condizioni di incubazione, erano identici a quelli utilizzati nel test primario di conteggio delle colonie. L'attività antibatterica è stata quantificata tramite l'enumerazione della CFU ed espressa come riduzione log₁₀ della CFU rispetto al controllo non trattato.
Validazione multistrain
Per fornire un supporto limitato per la ceppa incrociata all'effetto antibatterico osservato nel ceppo primario, il test di conteggio delle colonie è stato ulteriormente applicato a due ceppi aggiuntivi di riferimento di H. pylori , ATCC 43504 e ATCC 26695. Per ogni ceppo sono stati inclusi tre gruppi sperimentali: controllo non trattato, reazione di Fenton convenzionale e reazione di Fenton assistita dalla vitamina C con aggiunta graduale di vitamina C. Le condizioni e le procedure sperimentali erano identiche a quelle utilizzate nel saggio primario di conteggio delle colonie. L'attività antibatterica è stata espressa come riduzione log₁₀ della CFU rispetto al controllo non trattato per ciascun ceppo. Ogni esperimento è stato condotto con n = 3 repliche biologiche indipendenti, e i dati sono stati presentati come singoli punti con media ± deviazione standard.
Saggio di interferenza matriciale
Per valutare se i componenti della matrice organica potessero attenuare l'attività antibatterica del sistema Fenton assistito dalla vitamina C, è stato stabilito un modello di interferenza proteica utilizzando albumina sierica bovina (BSA). La BSA è stata inclusa a concentrazioni finali di 0, 1 e 3 g· L⁻1. Ad ogni concentrazione di BSA sono stati inclusi tre gruppi sperimentali: (1) controllo non trattato, (2) Fenton convenzionale (Fe2⁺ + H₂O₂) e (3) Fenton assistito dalla vitamina C con aggiunta graduale di vitamina C. Il test è stato condotto utilizzando il ceppo primario secondo lo stesso protocollo descritto nel test di conteggio delle colonie primarie, con condizioni di pH identiche, fondo di soluzione salina/urea, concentrazioni di reagenti, durata del trattamento (10 min) e procedure di impiccatura identiche. L'attività antibatterica è stata espressa come riduzione log₁₀ della CFU rispetto al controllo non trattato a ciascuna concentrazione di BSA. Ogni esperimento è stato eseguito almeno tre volte in modo indipendente. Il confronto principale si è concentrato sul fatto che la condizione di Fenton potenziata rimanesse superiore, o almeno non più debole, rispetto alla condizione convenzionale di Fenton in condizioni contenenti proteine.
Colorazione batterica viva/morta a fluorescenza
Dopo il trattamento, la sospensione batterica è stata diluita 100 volte in PBS come descritto sopra per ridurre il residuo di acidità e ossidazione. Centrifugò la sospensione a 1.800 × g per 10 minuti a temperatura ambiente e scartò il soprandante. Ha risospeso il pellet batterico in 200 μL di soluzione fisiologica. Aggiunto SYTO9 e ioduro di propidio (PI) a concentrazioni finali rispettivamente di 6 μM e 30 μM. Ho incubato la sospensione al buio per 20 minuti a temperatura ambiente. Ho posizionato 5–10 μL della sospensione batterica colorata su un vetrino di vetro pulito e l'ho coperto con un copertore. Acquisite immagini di fluorescenza utilizzando un microscopio a fluorescenza con canali di fluorescenza verdi e rossi sotto impostazioni di esposizione identiche per tutti i gruppi di trattamento. Ha catturato almeno tre campi selezionati casualmente per ogni gruppo. Ha utilizzato le immagini come prova visiva qualitativa di modelli di colorazione vivi/morti piuttosto che come misura quantitativa della vitalità batterica.
Analisi della morfologia batterica tramite microscopia elettronica a scansione
Dopo il trattamento, i campioni batterici sono stati raccolti e fissati nel glutaraldeide al 2,5% preparato in 0,1 M fosfato tampone (pH 7,4) a 4 °C per 12 ore. Dopo la fissazione, i campioni venivano lavati con tampone fosfatico per rimuovere il fissativo residuo. I campioni sono stati poi disidratati in sequenza in soluzioni di etanolo gradate del 50%, 70%, 90% e 100%. Dopo la disidratazione, veniva eseguito l'asciugatura a punto critico. I campioni essiccati venivano montati su stonchi di SEM e rivestiti a sputter con uno strato sottile d'oro di circa 10 nm. La morfologia batterica è stata esaminata tramite microscopia elettronica a scansione a una tensione di accelerazione di 5 kV. Immagini rappresentative sono state acquisite a basso e alto ingrandimento per ciascun gruppo di trattamento. Le immagini SEM sono state utilizzate come osservazioni morfologiche qualitative piuttosto che come prove quantitative di un meccanismo di danno definito.
Analisi statistica
Le analisi statistiche sono state effettuate utilizzando GraphPad Prism versione 10.0. Tutti gli esperimenti quantitativi sono stati condotti con n = 3 repliche biologiche indipendenti, e i dati sono presentati come media ± deviazione standard (SD). Per i saggi di fluorescenza TA, sono stati effettuati confronti statistici tra gruppi di trattamento multipli utilizzando l'analisi unidirezionale della varianza (ANOVA), seguita dal test di confronto multiplo di Tukey. Per i saggi di conteggio delle colonie nel ceppo primario che coinvolgeva condizioni di trattamento multiple, sono stati effettuati confronti statistici utilizzando ANOVA unidirezionale seguiti dal test di confronti multipli di Tukey. Per i saghi di salvataggio, sono stati effettuati confronti tra gruppi utilizzando ANOVA unidirezionale seguiti dal test di confronti multipli di Dunnett, con il gruppo di Fenton assistito dalla vitamina C come riferimento. Per esperimenti limitati di validazione incrociata di ceppo, le riduzioni log₁₀ di CFU sono state confrontate tra i gruppi convenzionali di Fenton e quelli assistiti dalla vitamina C all'interno di ciascun ceppo, utilizzando un test t a due code non abbinato. Per i saggi di interferenza matriciale, è stata eseguita ANOVA bidirezionale con trattamento e concentrazione di BSA come fattori, incluso il termine di interazione. Confronti a coppie tra i trattamenti a ciascuna concentrazione di BSA sono stati effettuati utilizzando il test di confronti multipli di Šídák. La significatività statistica è stata definita come P < 0,05. I livelli di significatività sono indicati come *p < 0,05, ** P < 0,01, ***P < 0,001 e ****p < 0,0001.