危険な病原体によって引き起こされる人工関節周囲感染症(PJI)は、臨床整形外科で一般的です。既存の動物モデルでは、PJIの実態を正確に再現することはできません。本研究では、 カンジダ・アルビカンス バイオフィルム関連PJIマウスモデルを確立し、PJIの新規治療薬の研究開発を行なう。
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この記事について
サマリー
要約
人工関節周囲感染症(PJI)は、 カンジダ・アルビカンス(C.アルビカンス)によって引き起こされる一般的な感染症の1つであり、 外科医や科学者の懸念が高まっています。一般に、 C.アルビカンス を抗生物質や免疫クリアランスから保護できるバイオフィルムが感染部位に形成されます。感染したインプラントの除去、創面切除、抗菌治療、および再移植を含む手術は、PJI治療のゴールドスタンダードです。このように、動物PJIモデルを確立することは、PJIの新薬や治療薬の研究開発にとって大きな意義があります。この研究では、整形外科クリニックで広く使用されているインプラントである滑らかなニッケルチタン合金ワイヤーをC57BL/6マウスの大腿関節に挿入し、C .アルビカンス をワイヤーに沿って関節腔に接種しました。14日後、走査型電子顕微鏡(SEM)下でインプラントの表面に成熟した厚いバイオフィルムが観察されました。骨梁の有意な減少は、感染した関節標本のH&E染色で発見された。要約すると、操作が簡単で、成功率が高く、再現性が高く、臨床的相関が高いという利点を備えたマウスPJIモデルが確立されました。本研究は、 C. albicans のバイオフィルム関連PJI予防の臨床研究における重要なモデルとなることが期待されます。
概要
カンジダ・アルビカンス(C. albicans)は、人体の多くの部分に共生しており1、特に免疫不全の患者において、生命を脅かす侵襲性真菌感染症を引き起こす最も一般的な日和見病原体でもあります2,3。C.アルビカンスは、酵母と菌糸体の状態の間で多形性真菌として形質転換することができます。菌糸体の状態は、より高い病原性、より強い接着、および細胞や組織への浸潤を示します4,5。さらに、C.アルビカンスは、義歯、カテーテル、ステントなどの生物医学材料の表面にバイオフィルムを形成する可能性があります1,6,7。バイオフィルムの緻密な三次元構造は、抗真菌薬の浸潤を制限し、薬剤耐性遺伝子を発現し、真菌細胞の代謝をダウンレギュレートして免疫系のクリアランスに抵抗する6,7。したがって、バイオフィル....
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プロトコル
動物は西安交通大学から購入しました。すべての動物実験手順は、西安交通大学の動物倫理委員会によって承認されました(承認番号:SCXK[陝西]2021-103)。マウスを1ケージあたり5匹で1週間飼育した。彼らは食料と水を自由に手に入れることを許された。動物は、研究が実施される前に、室温(RT;24°C±1°C)および明暗サイクル(12時間/12時間)に維持されました。
1. バッファーと機器の準備
- C. albicansの 細胞培養
- 酵母抽出物ペプトンデキストロース(YPD)プレート培地から、接種ループを備えた C.アルビカンス (SC5314)のモノクローナルコロニーを5 mLのYPD液体培地(YPD + 50 μg/mLカルベニシリン)に接種します。
- 続いて、 C. albicans 細胞を220rpmの速度で30°Cで一晩振とうします。
- 懸濁液を 400 x g で 5 分間 RT で遠心分離し、C . albicans 細胞を通常の生理食塩水に再懸濁し、濁度を 0.5 McFarland と同じになるように視覚的に調整して、細胞の濃度を 1 x 106 cells/mL に希釈します。
- 生理食塩水の調製
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結果
サンプルをプレート培地に移し、一晩のインキュベーション後にコロニーをカウントすることは、病変付近の局所病原体負荷を評価するために一般的に使用されます22,23。私たちの研究では、肝臓、腎臓、および脾臓サンプルの微生物培養は陰性であり、この研究のモデルはマウスの全身感染ではなく局所感染のみを引き起こしたことを示しています23。
インプラントのSEM画像を 図2に示します。ブランクインプラント群のニッケルチタン合金ワイヤーの表面に C.アルビカン スが付着またはコロニー形成されていません。しかし、PJI群のニッケルチタン合金線材の表面に成熟した厚いバイオフィルムが観察され、手術14日後のマウスではC . albicans バイオフィルム関連PJIモデルの構築に成功したことが示された23
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ディスカッション
手術器具の汚染や手術中の手術環境によって引き起こされる感染症は、ほとんどのインプラント感染症の主な理由です24,25,26,27。そこで、本研究ではマウスC.アルビカンスバイオフィルム関連PJIモデルを構築した。生理食塩水に懸濁した無菌ステンレス粒子をインプラントとする従来のPJIモデルに比べ、本研究では、インプラント材料として一般的に用いられるニッケルチタン合金線を用いて、C. albicansとインプラント材料、骨との接触を模擬し、より診療所に近い状態を再現しました。
この記事で説明するPJIモデルは、診療所におけるPJIの生理学的環境を完全にシミュレートできます。このモデルは、その後の血液媒介感染ではなく、移植中の感染を研究するためにのみ使用できます。
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開示事項
著者らは、この論文で報告された研究に影響を与えたと思われる競合する金銭的利害関係や個人的な関係は知られていないと宣言しています。
謝辞
陝西省自然科学基金会(助成金番号2021SF-118)および中国国家自然科学基金会(助成金番号81973409、82204631)からの財政的支援に感謝します。
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材料
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 0.5 Mactutrius turbidibris | Shanghai Lujing Technology Co., Ltd | 5106063 | |
| 4 >C冷蔵庫 | ラックス(中国)電気有限公司 | ESE6539TA | |
| 寒天 | 北京Aoboxingバイオテクノロジー株式会社 | 01-023 | |
| 天秤島 | 津 | ATX124 | |
| オートクレーブ滅菌器 | 山洋MLS-3750 | ||
| ベニシリン | アムレスコ | C0885 | |
| エクリプスCIニコン直立光学顕微鏡 | ニコンエ | クリプス TS2-FL | |
| グルコース | マックリン | ||
| 接種リング | サーモサイエンティフィック | 251586 | |
| イソフルラン | RWD | 20210103 | |
| NaCl | Xi'an Jingxi Shuanghe Pharmaceutical Co., Ltd | 20180108 | |
| パラホルムアルデヒド | Beyotime Biotechnology | P0099 | |
| Peptone | Beijing Aoboxing Bio-tech Co., Ltd | 01-001 | |
| RWD R550 マルチチャンネル小動物麻酔器 | RWD | R550 | |
| SEM | 日立 | TM-1000 | |
| 温度インキュベーター | Shanghai Zhichu Instrument Co., Ltd | ZQTY-50N | |
| 超純水発生器 | Heal Force | NW20VF | |
| 超音波装置 | Do-Chrom | DS10260D | |
| 酵母抽出物 | Thermo Scientific オキソイドLP0021B |
参考文献
- Mayer, F. L., Wilson, D., Hube, B. Candida albicans pathogenicity mechanisms. Virulence. 4 (2), 119-128 (2013).
- Fan, F., et al. Candida albicans biofilms: antifungal resistance, immune evasion, and emerging therapeutic strategies.....
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再版と許可
