概要

マウスにおけるカテーテル関連 カンジダ・アルビカンス 感染モデル

Published: March 22, 2024
doi:

概要

カテーテル上にバイオフィルムが形成され、C.albicansと宿主の相互作用が臨床CRIとよく相関するC.albicans関連カテーテル関連感染症(CRI)のマウスモデルを確立しました。このモデルは、C.albicansバイオフィルム関連CRIのスクリーニング療法に役立ち、臨床的変革の基礎を築きます。

Abstract

カテーテル関連感染症(CRI)は、カテーテル留置中に カンジダアルビカンス によって引き起こされる一般的な院内感染です。通常、バイオフィルムはカテーテルの外表面に形成され、患者にとって致命的な播種性感染症を引き起こします。診療所には効果的な予防と治療管理はありません。したがって、CRIの予防と治療のための新しい戦略の前臨床スクリーニングのためのCRIの動物モデルを確立することが急務です。本研究では、BALB/cマウスの背中に、広く使用されている医療用カテーテルであるポリエチレンカテーテルを脱毛後に挿入しました。 カンジダ その後、増強された緑色蛍光タンパク質を発現するATCC MYA-2876(SC5314)をカテーテルに沿って皮膚表面に接種しました。3日後に蛍光顕微鏡でカテーテル表面に強い蛍光が観察された。成熟した厚いバイオフィルムは、走査型電子顕微鏡によってカテーテルの表面に見つかりました。これらの結果は、カテーテル表面における カンジダ・アルビカンスの 接着、コロニー形成、およびバイオフィルム形成を示しました。表皮の過形成および皮膚標本における炎症細胞の浸潤は、CRI関連皮膚の組織病理学的変化を示した。以上をまとめると、マウスCRIモデルの確立に成功しました。このモデルは、 カンジダ・アルビカンス 関連CRIの治療管理の研究開発に役立つことが期待されます。

Introduction

近年、バイオメディカル材料の開発と応用に伴い、インプラント関連の感染症が困難な臨床問題として浮上しています1,2。診療所での医療用カテーテルの幅広い適用により、関連する感染症と死亡の数は毎年膨大になっています3,4。カテーテル関連感染症(CRI)の一般的な感染経路には、(1)皮膚表面の病原体が体内に侵入し、カテーテルの外表面に付着する5,6,7;(2)不適切な無菌操作由来の病原体がカテーテルに侵入し、付着し、コロニーを形成します。(3)血液循環中の病原体がカテーテルに付着してコロニーを形成する。(4)病原微生物に汚染された薬物。

カンジダはCRI 8,9の3番目に多い理由です。インプラントの表面にバイオフィルムが形成された後、血流感染やその他の生命を脅かす侵襲性カンジダ症を引き起こす可能性が非常に高いです。予後は不良で、死亡率は高い2。中心静脈挿入後2週間以内にカテーテルの表面にバイオフィルムが形成され、数週間後にカテーテルの内腔にバイオフィルムが形成されることが報告されています10,11

医療用カテーテル上に形成されるカンジダ・アルビカンス(C. albicans)バイオフィルムは、酵母、間質、菌糸体からなる二重層ネットワークを示す12,13 C.アルビカンスバイオフィルムの形成は、薬剤耐性と免疫回避の鍵であるだけでなく13、播種性胞子の生成にも不可欠であり、さらなる血行性感染2,12につながり、より深刻で生命を脅かす結果をもたらします。C.アルビカンス関連CRIは、臨床的真菌血流感染症の主な原因であり7,14、中心静脈カテーテルにおけるC.アルビカンス感染症患者の40%以上が菌血症に発展します15

米国感染症学会によると、カンジダCRIの推奨治療には、(1)感染したカテーテルの除去が含まれます。(2)患者を14日間の全身抗真菌療法にさらす8;(3)新しいカテーテルを再移植する4.しかし、臨床現場では、カテーテルを完全に抜去できないことがあります。一部の患者は、全身性抗生物質と抗菌ロック療法でのみ治療でき、強い副作用を伴います16,17

口腔咽頭カンジダ症モデル、膣カンジダ症モデル、カンジダ症によって引き起こされる侵襲性全身感染モデルなど、C.アルビカンスの既存の動物モデルは、臨床CRIとうまく相関できません18,19。そこで、本研究では、C. albicansをマウスに関連させたCRIモデルを確立した。臨床的に一般的に使用されるポリエチレンカテーテルを皮下インプラントとして使用し20,21、C.アルビカンスを皮膚表面に接種して、C.アルビカンスの医療用カテーテルへの接着とバイオフィルムの形成をシミュレートしました。

このモデルは、さまざまな治療薬の抗バイオフィルム効果をスクリーニングするために私たちの研究室で成功裏に使用されています22。また、カテーテル感染後のC.アルビカンスの検出遅延により、植込みカテーテル上のC.アルビカンスのコロニーやバイオフィルムを直感的に観察できるように、増強緑色蛍光タンパク質(EGFP)を含むC.アルビカンス株を作製し、マウスに接種しました。

Protocol

実験動物、雄のBALB / cマウス(12〜16 g)は、西安交通大学健康科学センターの実験動物センターから購入しました。すべての手順は、西安交通大学の動物倫理委員会によって承認され、ライセンス番号はSCXK(陝西省)2021-103です。 1. バッファーと機器の準備 高発現プラスミドpCaExpをC .アルビカンス 株にトランスフェクトします。C. albicans</em…

Representative Results

カテーテル上の C.アルビカンス とバイオフィルムはSEMで観察できました。 図 322に示すように、カテーテル群におけるポリエチレン製カテーテルの表面は平滑であり、病原微生物の付着は認められなかった。しかし、モデル群のポリエチレンカテーテルの表面には成熟した高密度の C.アルビカンス バイオフィルムが見られ、実験条件下で…

Discussion

CRIは、臨床診療で最も一般的な院内感染の1つです23。表皮、皮脂腺、毛包などの皮膚付属器の病原体はすべて、CRI23,24 の考えられる原因です。カンジダはCRIを引き起こす3番目に大きな病原体であり、カンジダ・アルビカンスは最も一般的なタイプのバイオフィルム感染症でした25,26<sup class="…

開示

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

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。

Materials

0.5 Mactutrius turbidibris Shanghai Lujing Technology Co., Ltd 5106063
2.5% glutaraldehyde fixative solution Xingzhi Biotechnology Co., Ltd DF015
4 °C refrigerator Electrolux (China) Electric Co., Ltd ESE6539TA
Agar Beijing Aoboxing Bio-tech Co., Ltd 01-023
Analytical balances Shimadzu ATX124
Autoclaves Sterilizer SANYO MLS-3750
Butanol Tianjin Chemio Reagent Co., Ltd 200-889-7
Carbenicillin Amresco C0885
Eclipse Ci Nikon upright optical microscope  Nikon Eclipse Ts2-FL
Glucose Macklin  D823520
Inoculation ring Thermo Scientific 251586
Isoflurane RWD 20210103
Paraformaldehyde Beyotime Biotechnology P0099
PAS dye kit Servicebio G1285
Peptone Beijing Aoboxing Bio-tech Co., Ltd 01-001
Polyethylene catheter Shining Plastic Mall PE100
RWD R550 multi-channel small animal anesthesia machine  RWD R550
SEM Hitachi TM-1000
Temperature incubator Shanghai Zhichu Instrument Co., Ltd ZQTY-50N
Ultrapure water water generator Heal Force NW20VF
Ultrasound machine Do-Chrom DS10260D
Xylene Sinopharm  Chemical Reagent Co., Ltd 10023428
Yeast extract Thermo Scientific Oxoid LP0021B

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記事を引用
Yang, C., Mo, F., Zhang, J., Zhang, P., Li, Q., Zhang, J. A Catheter-Related Candida albicans Infection Model in Mouse. J. Vis. Exp. (205), e65307, doi:10.3791/65307 (2024).

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