Этическое заявление
Это исследование было бактериальным in vitro и не включало участников человека, животных или материалов, полученных пациентами. Поэтому одобрение институционального контрольного совета и этики животных не требовались.
Оценка деградации AO7 в системе Фентона с поддержкой витамина C
Для оценки влияния витамина C на наблюдаемое окислительное поведение реакции Фентона деградация кислотного оранжевого 7 (AO7) была использована как косвенный химический показатель окислительной активности. Этот анализ не конкретно количественно определяет отдельные реактивные виды кислорода. Приготовили 100 мл раствора AO7 при 5 мг/л и отрегулировали до pH 3. Добавлены H₂O₂ и FeSO₄ к конечным концентрациям 2,2 мМ и 0,055 мМ соответственно. Добавлял витамин C либо в виде одного болюса при начале реакции, либо в трёхступенчатом режиме дозирования. Для эксперимента с дозой-ответом использовались молярные соотношения Vc: Fe2⁺ 0, 0,12, 0,24, 0,48, 2, 4, 6 и 8, соответствующие конечным концентрациям витамина C 0, 0,0066, 0,0132, 0,0264, 0,110, 0,220, 0,330 и 0,440 мМ соответственно, при использовании FeSO₄ при 0,055 мМ. Для трёхступенчатого условия добавления разделили одинаковое общее количество витамина C на три равных аликвота и добавили один аликвот через 3, 5 и 7 минут после начала реакции. Например, при соотношении Vc:Fe 2⁺ 0,48 добавлен витамин C с концентрацией 0,0088 мМ на аликвот, что даёт итоговую общую концентрацию 0,0264 мМ.
Раствор реакции непрерывно помешивали в темноте в течение 10 минут, поддерживая температуру ниже 30 °C. Собрали 2 мл образцов до и после реакции. Измерил поглощение на 483 нм с помощью UV-Vis спектрофотометра и рассчитал скорость деградации AO7 с помощью уравнения 1:
Скорость деградации (%) = [(A₀ − A₁) / A₀] × 100% (1)
Здесь A₀ обозначает поглощение образца до реакции, а A₁ — поглощение образца после реакции.
Оценка флуоресцентного сигнала, ассоциированного с •OH, с помощью зонда TA
Для оценки флуоресцентных сигналов, связанных с гидроксильными радикалами, в тех же кислотных in vitro условиях, что и в антибактериальных экспериментах, была создана химическая система без клеток, используя терефталат динатрия (TA, 1 мМ) в качестве флуоресцентного зонда. Этот анализ использовался как относительный индикатор образования продукта, ассоциированного с •OH, и не интерпретировался как абсолютная количественная оценка генерации гидроксильных радикалов. Были включены семь групп: (1) пустой (1 мМ TA только в реакционном буфере), (2) H₂O₂ самостоятельно, (3) Fe2⁺ самостоятельно, (4) Vc самостоятельно (поэтапное сложение), (5) традиционный Фентон (Fe2⁺ + H₂O₂), (6) Фентон с помощью витамина C с добавлением болюса Vc (Fe2⁺ + H₂O₂ + Vc, болюс) и (7) Фентон с помощью Vc с поэтапным добавлением Vc (Fe2⁺ + H₂O₂ + Vc, пошагово). В условии пошагового сложения Vc вводился через 3, 5 и 7 минут после начала реакции равными аликвотами, тогда как болус получал такое же количество Vc, как при одном сложении.
Аликвоты собирались в течение 10-минутного реакционного периода, немедленно щелочили с помощью NaOH для подавления дальнейших радикальных реакций и стабилизации флуоресценции, а затем хранили при температуре 4 °C перед измерениями. Интенсивность флуоресценции продукта, полученного из ТА, измерялась с помощью считывателя микропластин (Ex/Em: 315/425 нм). Генерация радикалов выражалась в виде интенсивности флуоресценции после вычитания пустых элементов и использовалась как относительный индикатор генерации радикалов. Было проведено как минимум три независимых эксперимента, а данные представлены в виде профилей временных потоков и сравнения конечных точек с интервалом 10 минут.
Оценка антибактериальной эффективности с помощью подсчёта колоний
Штаммы H. pylori хранились при −80 °C в бульоне с инфузией мозга, сердцем (BHI), содержащем 25% глицерила. Основным штаммом, использовавшимся для основного анализа подсчёта колоний, спасательного анализа, матричного интерференционного анализа, окрашивания живой/мёртвой флуоресценцией и анализа сканирующей электронной микроскопии, был H. pylori G27. Перед каждым экспериментом бактерии выводили на пластины кровяного агара Колумбии и инкубировали в течение 3 дней при 37 °C в микроаэрофильных условиях, состоящих из 5% O₂, 10% CO₂ и 85% N₂2.
Анализ подсчёта колоний в первичном штаме
Использовали переписку колониообразующих единиц (CFU) для оценки антибактериальной активности при различных условиях лечения. Включали следующие группы: нелеченный контроль, только H₂O₂, витамин C один, традиционная реакция Фентона и реакция Фентона с помощью витамина C. Если группа только с Fe2⁺ не была включена в исходный эксперимент, избегайте интерпретации первичного анализа как полного отделения эффектов только железа от окислительных, опосредованных реакцией Фентона. Собрали культивированный H. pylori и суспензировали бактерии в физиологическом физиологическом растворе. Отрегулировали оптическую плотность при 600 нм (OD₆₀₀) до 0,5 и перевели суспензию в физиологический физиологический раствор с 3 мМ мочевины с уходом на pH 3. Добавляли H₂O₂, FeSO₄ и витамин C в зависимости от назначенной группы лечения. Использовали конечные концентрации 2,2 мМ H₂O₂ и 0,055 мМ FeSO₄. Для лечения с помощью витамина C Фентона добавляли витамин C в три равных аликвоты через 3, 5 и 7 минут, с итоговой общей концентрацией 0,0264 мМ.
После 10 минут обработки каждый образец немедленно разбавлялся в 100 раз в фосфатно-буферном физиологическом растворе (PBS, pH 7,4) для нейтрализации кислой суспензии и уменьшения переноса остаточных окислителей и железа на этапе покрытия. Разбавленную бактериальную суспензию покрыт на пластины Columbia blood agar и инкубировал при 37 °C в течение 3 дней в микроаэрофильных условиях 5% O₂, 10% CO₂ и 85% N₂. Подсчитали CFU и рассчитали антибактериальную активность как редукция log₁₀ CFU относительно необработанного контроля с использованием уравнения 2:
log10 КМО уменьшение = log10(контроль ХФУ) − log10(обработан КФУ) (2)
Спасательный анализ
Для изучения связи антибактериальной активности системы Фентона с поддержкой витамина C с доступностью железа и связанными с радикалами процессами были проведены спасательные эксперименты с использованием дефероксамина (DFO) в качестве хелатора железа и тиомочевины как падальщика гидроксильных радикалов. DFO или тиомочевина добавлялась в бактериальную суспензию за 5 минут до добавления FeSO₄ и H₂O₂. DFO и тиомочевина использовались при конечных концентрациях 100 мкм и 5 мМ соответственно.
Вошли шесть экспериментальных групп: нелечённая контрольная, Фентон с помощью витамина C, Фентон с помощью витамина C с DFO, Фентон с помощью витамина C с тиочевницей, DFO и только тиочевина. Все остальные экспериментальные параметры, включая pH, фон солевого раствора/мочевины, концентрацию H₂O₂, концентрацию FeSO₄, график дозировки витамина C, продолжительность обработки, разбавление/нейтрализацию перед нанесением и условия инкубации, были идентичны тем, что использовались в первичном анализе подсчёта колоний. Антибактериальная активность количественно оценивалась с помощью перечисления КФУ и выражалась как редукция log₁₀ CFU относительно необработанной контрольной группы.
Валидация мультиштамм
Для обеспечения ограниченной поддержки перекрёстного штамма для антибактериального эффекта, наблюдаемого у первичного штамма, анализ подсчёта колоний был дополнительно применён к двум дополнительным референсным штаммам H. pylori — ATCC 43504 и ATCC 26695. Для каждого штамма были включены три экспериментальные группы: нелечённый контроль, традиционная реакция Фентона и реакция Фентона с помощью витамина C с поэтапным добавлением витамина C. Экспериментальные условия и процедуры были идентичны тем, что использовались в первичном анализе подсчёта колоний. Антибактериальная активность выражалась в виде снижения log₁₀ CFU относительно необработанного контроля для каждого штамма. Каждый эксперимент проводился с n = 3 независимыми биологическими репликами, а данные представлены как отдельные точки данных со средним ± стандартным отклонением.
Анализ матричной интерференции
Для оценки того, могут ли компоненты органического матрикса снижать антибактериальную активность системы Фентона, поддерживаемой витамином C, была создана модель интерференции белков с использованием бычьего сывороточного альбумина (BSA). BSA включался при конечных концентрациях 0, 1 и 3 г· L⁻1. При каждой концентрации BSA были включены три экспериментальные группы: (1) нелечённая контрольная группа, (2) традиционный Фентон (Fe2⁺ + H₂O₂) и (3) Фентон с поэтапным добавлением витамина C. Анализ проводился с использованием первичного штамма по тому же протоколу, что и в первичном анализе подсчёта колоний, при одинаковых условиях pH, содержании физиологического раствора/мочевины, концентрации реагентов, продолжительности обработки (10 мин) и процедурах нанесения пластин. Антибактериальная активность проявилась в виде снижения log₁₀ CFU относительно необработанного контроля при каждой концентрации BSA. Каждый эксперимент проводился не менее трёх раз независимо от этого. Основное сравнение было сосредоточено на том, остаётся ли улучшенное заболевание Фентона лучше или, по крайней мере, не слабее, чем обычное состояние Фентона при условиях, содержащих белок.
Бактериальные живые/мертвые флуоресцентные окрашивания
После обработки бактериальная суспензия была разведена в PBS в 100 раз, как описано выше, чтобы уменьшить остаточную кислотность и окислительную переноску. Центрифугировал подвеску при 1800 × г в течение 10 минут при комнатной температуре и выбросил супернатант. Бактериальную гранулу суспензировали в 200 мкл физиологического физиологического раствора. Добавили SYTO9 и йодид пропидия (PI) к конечным концентрациям 6 мкм и 30 мкм соответственно. Инкубировал подвеску в темноте 20 минут при комнатной температуре. Поместил 5–10 мкл окрашенной бактериальной суспензии на чистый стеклянный стекло и накрыл её накрытием. Полученные флуоресцентные изображения с помощью флуоресцентного микроскопа с зелёными и красными флуоресцентными каналами при одинаковых условиях экспозиции для всех групп лечения. Захватили как минимум три случайно выбранных поля для каждой группы. Использовал изображения как качественное визуальное доказательство живых/мёртвых окрашиваний, а не как количественную оценку жизнеспособности бактерий.
Анализ морфологии бактерий с помощью сканирующей электронной микроскопии
После обработки образцы бактерий были собраны и зафиксированы в 2,5% глутаральдегиде, приготовленном в буфере фосфатов 0,1 М (pH 7,4) при 4 °C в течение 12 часов. После фиксации образцы промывали фосфатным буфером для удаления остаточного фиксатора. Образцы затем последовательно обезвоживались в сортированных этаноловых растворах размером 50%, 70%, 90% и 100%. После обезвоживания проводилась критическая точка сушки. Высушенные образцы монтировались на остатки SEM и покрыты тонким слоем золота диаметром примерно 10 нм. Морфология бактерий изучалась с помощью сканирующей электронной микроскопии при ускоряющемся напряжении 5 кВ. Репрезентативные изображения были получены при низком и высоком увеличении для каждой группы лечения. Изображения SEM использовались как качественные морфологические наблюдения, а не как количественное доказательство определённого механизма повреждения.
Статистический анализ
Статистический анализ проводился с использованием GraphPad Prism версии 10.0. Все количественные эксперименты проводились с n = 3 независимыми биологическими репликатами, а данные представлены как среднее ± стандартное отклонение (SD). Для анализов флуоресценции ТА проводились статистические сравнения между несколькими группами лечения с использованием одностороннего анализа дисперсии (ANOVA), за которым последовал тест с множественными сравнениями Тьюки. Для анализов подсчёта колоний в первичном штамме с несколькими условиями лечения проводились статистические сравнения с использованием одностороннего ANOVA, а затем тест с множественными сравнениями Тьюки. Для спасательных тестов сравнения между группами проводились с использованием одностороннего ANOVA, за которым следовал тест с множественными сравнениями Даннетта, с эталоном по группе Фентона с поддержкой витамина C. В экспериментах с ограниченной проверкой кросс-штаммов снижение лог₁₀ КФУ сравнивалось между традиционными группами Фентона и Фентона с поддержкой витамина C внутри каждого штамма с помощью непарного двуххвостого t-теста. Для матрично-интерференционных анализов проводился двусторонний ANOVA с факторами обработки и концентрацией BSA, включая термин взаимодействия. Парные сравнения методов обработки при каждой концентрации BSA проводились с использованием теста Шидака с множественными сравнениями. Статистическая значимость была определена как P < 0,05. Уровни значимости обозначены как *p < 0,05, ** P < 0,01, ***P < 0,001 и ****p < 0,0001.