Ten protokół opisuje zastosowanie przeciwbakteryjnej terapii fotodynamicznej (aPDT) w mysim modelu kandydozy jamy ustnej. aPDT wykonano przy użyciu rozpuszczalnej w wodzie mieszaniny kurkuminoidów i niebieskiego światła LED.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Ten protokół opisuje zastosowanie przeciwbakteryjnej terapii fotodynamicznej (aPDT) w mysim modelu kandydozy jamy ustnej. aPDT wykonano przy użyciu rozpuszczalnej w wodzie mieszaniny kurkuminoidów i niebieskiego światła LED.
Przeciwbakteryjna terapia fotodynamiczna (aPDT) została gruntownie zbadana in vitro, a przedkliniczne modele zwierzęce infekcji są odpowiednie do oceny alternatywnych metod leczenia przed badaniami klinicznymi. Badanie to opisuje skuteczność aPDT w mysim modelu kandydozy jamy ustnej. Czterdzieści myszy poddano immunosupresji za pomocą podskórnych zastrzyków prednizolonu, a ich języki zaszczepiono za pomocą wacika z jamy ustnej uprzednio nasączonego zawiesiną komórek C. albicans. Tetracyklinę podawano w wodzie pitnej w trakcie trwania eksperymentu. Pięć dni po zaszczepieniu grzybów myszy zostały losowo podzielone na osiem grup; Dziewiąta grupa nieleczonych niezakażonych myszy została włączona jako kontrola ujemna (n = 5). Trzy stężenia (20 μM, 40 μM i 80 μM) mieszaniny kurkuminoidów badano za pomocą niebieskiego światła LED (89,2 mW/cm2; ~455 nm) i bez światła (odpowiednio grupy C+L+ i C+L-). Samo światło (C-L+), brak leczenia (C-L-) i zwierzęta bez infekcji oceniano jako kontrolę. Dane analizowano za pomocą testów ANOVA i Gamesa-Howella firmy Welch (α = 0,05). Kandydoza jamy ustnej została stwierdzona u wszystkich zakażonych zwierząt i uwidoczniona makroskopowo poprzez obecność charakterystycznych białych plam lub pseudobłon na grzbiecie języków. Wycinki histopatologiczne potwierdziły dużą obecność drożdży i włókien ograniczonych do zrogowaciałej warstwy nabłonka w grupie C-L-, a obecność komórek grzybów była wizualnie zmniejszona w obrazach uzyskanych od myszy poddanych aPDT z kurkuminoidami 40 μM lub 80 μM. aPDT, w którym pośredniczyły kurkuminoidy o długości 80 μM, sprzyjały zmniejszeniu liczby kolonii o 2,47 log10 w porównaniu z tymi w grupie C-L- (p = 0,008). Wszystkie pozostałe grupy nie wykazały statystycznie istotnego zmniejszenia liczby kolonii, w tym grupy z fotouczulaczem (C+L-) lub samym światłem (C-L+). APDT za pośrednictwem kurkuminoidów zmniejszył obciążenie grzybami z języków myszy.
Kandydoza jamy ustnej (OC) jest główną infekcją grzybiczą jamy ustnej; jest spowodowana przerostem Candida spp. Czynniki predysponujące do OC obejmują dysfunkcję endokrynologiczną, stosowanie antybiotyków o szerokim spektrum działania, radio- i chemioterapię, niedobory żywieniowe, kserostomię (niski przepływ śliny), używanie protez zębowych, złą higienę, a zwłaszcza immunosupresję1. Wśród gatunków Candida Candida albicans jest najbardziej rozpowszechniona i zjadliwa; Występuje jako gatunek komensalny w organizmie człowieka i jako patogen oportunistyczny. C. albicans ma zdolność zmiany morfologii z drożdży komensalnych (blastoporów) na patogenne włókna (strzępki i pseudostrzępki)2. Formy nitkowate, zwłaszcza strzępki, mogą atakować nabłonek gospodarza poprzez endocytozę lub aktywną penetrację, powodując infekcję3. Inne czynniki wirulencji C. albicans obejmują adhezję, tworzenie biofilmu oraz wydzielanie enzymów i toksyn lipolitycznych i hydrolitycznych, takich jak lipazy, fosfolipazy, proteinazy i kandydalizyna4.
Zabiegi OC polegają na stosowaniu środków przeciwgrzybiczych, zwłaszcza miejscowych polienów i azoli (nystatyny i mikonazolu)5. Wykazują one jednak tylko krótkotrwałą skuteczność, a nawroty są częste. Ponadto nadużywanie leków przeciwgrzybiczych spowodowało problem rozwoju i rozprzestrzeniania się oporności na leki przeciwgrzybicze6. Dlatego potrzebne są alternatywne terapie, takie jak przeciwdrobnoustrojowa terapia fotodynamiczna (aPDT), która łączy fotosensybilizator (PS) i światło o odpowiedniej długości fali (takiej samej, jak absorpcja PS) w obecności tlenu. PS są wiązane lub pobierane przez komórki, a po aktywacji przez światło wytwarzają reaktywne formy tlenu (ROS), które są toksyczne dla uczulonych komórek7.
W aPDT, jednym z zastosowanych fotosensybilizatorów (PS) jest kurkumina (CUR), naturalnie występujący związek pozyskiwany z kłączy kurkumy (Curcuma longa L.). Kurkumina posiada liczne właściwości terapeutyczne, w tym właściwości przeciwzapalne, przeciwutleniające, przeciwnowotworowe i przeciwbakteryjne8,9. Wcześniejsze badanie wykazało, że aPDT wykorzystujący CUR skutecznie zmniejszał C. albicans w mysim modelu kandydozy jamy ustnej, nie powodując żadnych szkód w tkankach gospodarza10. CUR jest głównym kurkuminoidem ekstrahowanym z kurkumy, ale w tej roślinie znajdują się również inne polifenole, takie jak demetoksykurkumina i bis-demetoksykurkumina. APDT za pośrednictwem kurkuminoidów wykazał działanie przeciwbakteryjne przeciwko biofilmom Staphylococcus aureus hodowanym w cewnikach11. Jednak, zgodnie z naszą najlepszą wiedzą, jego działanie przeciwgrzybicze wobec C. albicans pozostaje niejasne. Dlatego w tym badaniu oceniliśmy aPDT, w którym pośredniczy sól kurkuminoidowa przeciwko C. albicans w mysim modelu OC.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół badawczy dotyczący wykorzystania myszy został zatwierdzony przez Komitet Etyki ds. Wykorzystania Zwierząt (numery spraw 05/2008 i 09/2020) w School of Dentistry, Araraquara, UNESP. Jako szczep referencyjny użyto C. albicans (ATCC 90028). Do niniejszego badania wykorzystano sześciotygodniowe samice myszy szwajcarskich (n = 45) o masie ciała w zakresie 20-30 g. Zwierzęta zostały dostarczone przez Uniwersytet Stanowy São Paulo, UNESP, Botucatu.
1. Przygotowanie PS i wybór źródła światła dla aPDT
2. Przygotowanie inokulum C. albicans
3. Indukcja OC u myszy
UWAGA: Poniższa metodologia została wcześniej opisana przez Takakura et al.13 i powielona przez naszą grupę10,14, z pewnymi modyfikacjami.
4. Przeciwbakteryjna terapia fotodynamiczna i odzyskiwanie C. albicans ze zmian w jamie ustnej
5. Analizy histopatologiczne
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Mysi model OC wykazał typowe białe plamy i błony rzekome na językach wszystkich zakażonych myszy (Rycyna 4A). C. albicans wyizolowany od zwierząt z grupy C-L potwierdził kolonizację tkanek przez ten mikroorganizm (wartości w zakresie od 1,62 x 104 do 4,80 x 105 CFU/mL). Zgodnie z oczekiwaniami, zwierzęta z grupy NCtr nie wykazały żadnych zmian tkankowych ani wzrostu kolonii po pobraniu próbek (Rycina 4B).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
C. albicans jest związany z infekcjami jamy ustnej i przełyku u osób z obniżoną odpornością, cukrzycą, długotrwałym stosowaniem antybiotyków i złą higieną jamy ustnej 1,3. Badania nad chorobami zakaźnymi u ludzi wymagają zarówno badań in vitro, jak i in vivo, zanim będzie można bezpiecznie i dokładnie zaprojektować badania kliniczne. W niniejszej pracy opisano metodę ustalania mysiego modelu OC, który można wykorzystać do oceny patogene...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy dziękują za wsparcie finansowe od FAPESP (São Paulo Research Foundation, numer procesu FAPESP #2013/07276-1 (CePID CePOF) i 2008/00601-6. Dziękujemy również dr Anie Pauli Silvie za udzielenie informacji na temat soli rozpuszczalnej w wodzie na bazie CUR.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| C. albicans | ATCC (Rockville, Md, USA) | 90028 | Używany do przygotowania wirówki do inokulum Candida |
| Eppendorf Wirówka 5804/5804R,B. Braun, Melsungen, Hesja, Niemcy | 022628146 (NA) | Służy do przygotowania inokulum Candida | |
| Chlorek chlorpromazyny 2 mg / ml | Apteka mieszająca, Araraquara, SP, Brazylia | - | Służy do uspokajania zwierząt podczas inokulacji Candida |
| Rozpuszczalna w wodzie sól na bazie kurkuminy | PDTPharma, Cravinhos, Brazylia | - | Składa się w 53,4% z naturalnej kurkuminy i 46,6% z innych kurkuminoidów (demetoksykurkuminy i bis-demetoksykurkuminy). Przygotowany w wodzie i N-metyloD-glukaminie (końcowa średnia masa cząsteczkowa 730,32 g.mol− 1) |
| Cyfrowy licznik kolonii | CP 600 Plus, Phoenix Ind Com Equipamentos Cientí ficos Ltda, Araraquara, SP, Brazylia | - | Służy do liczenia kolonii na płytkach agarowych |
| Wytłaczana karma dla myszy | Benelab food, Industry Qualy Animal Nutrition and Commerce Ltda., Lindó ia, Sã o Stan Paulo, Brazylia. | - | Używany do karmienia myszy |
| Chlorowodorek ketaminy 10% | Ketamina Agener, Uniã o Quí mika Farmacê utica Nacional S/A, Embu-Guaç u, SP, Brazylia | - | Służy do znieczulania zwierząt przed zabiegami i do eutanazji |
| Rękojeść z diodą elektroluminescencyjną (prototyp) | Instituto de Fí sica de Sã o Carlos, Uniwersytet Sã o Paulo, Sã o Carlos, SP, Brazylia | - | Wykonane z LXHL-PR09, emiter Luxeon III, Lumileds Lighting, San Jose, Kalifornia, USA |
| Octan metyloprednizolonu 40 mg | DEPO-MEDROL, Pfizer, Nowy Jork | - | Stosowany jako lek immunosupresyjny |
| Mikrotom | Leica Microsystems, Bannockburn, IL, USA | SM2500 | Służy do cięcia seryjnych sekcji języków |
| Pudełka propylenowe (obudowy klatek) H13 x L20 x D30 cm | Bonther Equipments, Ribeirã o Preto, SP, Brazylia | - | Używany do trzymania zwierząt przez cały okres eksperymentalny |
| Sabouraud Agar dekstrozowy z chloramfenikolem | HiMedia, Bombaj, Indie | MM1067-500G | Pożywka hodowlana do wzrostu drożdży (agar) |
| Spektrofotometr | Spektrofotometr Kasvi K37-VIS , Sã o José dos Pinhais, PR, Brazylia | K37-VIS | Służy do standaryzacji stężenia inokulum |
| Chlorowodorek tetracykliny | Apteka mieszająca, Araraquara, SP, Brazylia | - | Antybiotyk podawany w celu wywołania dysbiozy jamy ustnej |
| Wióry drzewne | J.R. Wood Shaquis, Comerce of Sawdust Ltda., Conchal, Sã o Stan Paulo, Brazylia& | nbsp;- | Używany do wykładzin podłogowych wewnątrz skrzynek mieszkalnych |
| Ksylazyna 2% | Calmiun, Uniã o Quí mika Farmacê utica Nacional S/A, Embu-Guaç u, SP, Brazylia | - | Stosowany w połączeniu z ketaminą do znieczulenia |
| Rosół azotowy drożdżowy | Difco, InterLab, Detroit, MI, Stany Zjednoczone | DF0919-07-3 | Pożywka do wzrostu drożdży (bulion) |
| Bulion drożdżowo-peptonowy dekstrozowy | NutriSelect Basic, Sigma Aldrich | Y1375 | Pożywka hodowlana do utrzymania szczepów w temperaturze -80° C i rosną |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.