규제 Candida albicans Biofilm 성장에 붉은 빛으로 매일 광선 요법
Summary
여기, 선물이 Candida albicans biofilm의 성장에 레드 빛 응용 프로그램의 결과 평가 하는 프로토콜. 635 nm의 파장 및 87.6 J·cm-2 의 에너지 밀도와 비 코히어런트 레드 라이트 장치 48 h에 대 한 칸디 다 albicans biofilms의 성장에 걸쳐 적용 되었다.
Abstract
여기, 선물이 Candida albicans biofilm의 성장에 일당 빨간 불 치료의 결과 평가 하는 프로토콜. C. albicans SN425의 planktonic 성장, 증가 하는 inoculums 효 모 질소 기지 미디어에 성장 했다. Biofilm 형성에 대 한 아미노산의 높은 농도가지고 RPMI 1640 미디어 biofilm 성장 수 있도록 적용 되었다. 48 h의 Biofilms 비 코히어런트 빛 장치로 1 분 동안 하루에 두 번을 치료 했다 (붉은 빛, 파장 = 635 nm; 에너지 밀도 = 87.6 J·cm-2). 긍정적인 통제 (PC), 0.12% 액체 (CHX) 적용, 그리고 부정적인 제어 (NC), 0.89 %NaCl biofilms에 적용 했다. 콜로 니 형성 단위 (CFU), 건조 중량, 가용성과 불용 성 exopolysaccharides 치료 후 계량 했다. 간단히, 여기에 제시 된 프로토콜 간단 하 고 재현성 및 빨간 불 치료. 후 드라이 무게와 세포 외 다 당 류 금액, 생존 능력에 대 한 답변을 제공 합니다.
Introduction
Candida albicans 의 발생률을 증가 하는 당뇨병, 면역 억제 치료 응용 프로그램, HIV 감염, 에이즈, 침략 적 임상 절차 및 과거 년에 있는 넓 스펙트럼 항생제 소비의 발생률이 증가 관련 질병1,2. C. albicans 감염 biofilm 개발 관련 일반적으로 그리고 임상 발현, 칸디 다 증, 또는 candidemia1,2등 조직 발현 등을 일으킬 수 있습니다. Biofilm 성장의 가장 주목할 만한 독성 요인 중 하나는 세포 외 다 당 류 매트릭스 설립 이다. Biofilm 형성 기존 항진균 약물, 환경 스트레스, 그리고 호스트 면역 메커니즘3에 저항을 증가 협력.
C. albicans 의 biofilm 성장을 planktonic 셀의 초기 부착 기판, 기판 표면, 및 hyphal 성장을 통해 효 모 세포의 전파에 의해 뒤에 시작 됩니다. Biofilm 성장의 마지막 단계 성숙 단계, 어떤 점에서 효 모와 같은 개발 억제, hyphal 개발 확장 되 고 세포 외 매트릭스 포함 biofilm4입니다. C. albicans exopolysaccharides (EPS) 행렬에서 mannan-글 루 칸 복잡 한5,6를 상호 작용 합니다. Exopolysaccharides의 상호 작용은 약7에 biofilms의 방어에 대 한 중요 합니다. 따라서, C. albicans 기질에서 EPS의 감소는 구강 칸디 다 증 제어를 위한 새로운 antibiofilm 프로토콜의 개발을 지원할 수 있습니다.
빛 조절 성장, 개발, 및 여러 생물8 의 행동 그리고 photodynamic 항균 화학요법 (협정)에 항균으로 적용 되었습니다. 협정에는 특정 파장의 빛을 흡수 photosensitizer9가시 광선 적용 됩니다. 그러나,는 photosensitizers 낮은 효능10를 일으키는 biofilm, 침투에 어려움이 있다. 완전히 침투 biofilms 치료제의 실패는 biofilms 때때로 전통적인 항균 치료3,5저항 하는 이유입니다. 동봉 된 미생물 세포를 비활성화 하려면 제 기질; 통해 침투 필요 그럼에도 불구 하 고, EPS는 biofilm에 운송의 그들의 수준을 자극 하거나11자체 매트릭스와 항균의 응답에 영향을 미치는 이러한 분자에 대 한 diffusional 장애물을 특징.
협정의 단점을 고려 하면 자체적으로 빛의 사용 가치 개선으로 나온다. 예비 데이터는 하루에 두 번 블루 빛으로 치료 크게 구 mutans biofilm에 EPS-불 용해성의 생산을 저해 밝혔다. EPS-불 용해성의 감소, 블루 빛 biofilm 성장을 저하. 그럼에도 불구 하 고, C. albicans biofilms에 붉은 빛을 사용 하 여 광선 요법의 결과 부족 한. 따라서,이 조사 목표는 붉은 빛을 사용 하 여 어떤 방식으로 광선 요법 성장과 C. albicans biofilm의 영향에 평가 했다. 매일 두 번 치료를 위해 우리는 우리 실험실의 이전 프로토콜9,12 , 생존 능력에 대 한 답변을 제공 하는 간단 하 고 재현성 biofilm 모델을 제공 적응 드라이 무게와 세포 외 다 당 류 빨간 불 치료. 후 금액 다른 치료법을 테스트 하기 위해 동일한 프로토콜을 사용할 수 있습니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
C. albicans biofilm의 성공적인 경작을 위해 가장 중요 한 단계는: 1) 사전 inoculum YNB 중 포도 당 100 mM;와 보완 inoculum을 할 2)를 접착 단계에 대 일 분을 기다려야 하 고 신중 하 게 씻어 두 번 0.89% 우물 NaCl 준수 비 세포;를 제거 하 그리고 3) RPMI 매체 RPMI 균 성장 자극 것 이후 biofilm 형성을 시작 하는 준수 셀에 추가 하려면. Aneuploidies C. albicans를 경작 하는 경우 발생할 수 있습니다. 따라서, 7 …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
우리가이 연구 개발에 대 한 박사 폴라 다 실베이라, 박사 Cecília Atem Gonçalves 드 Araújo 코스타, 숀 M. Maule, 쉐 인 M. Maule, 박사 Malvin N. Janal와 박사 Iriana Zanin 감사합니다. 우리는 또한이 연구에서 분석 하는 스트레인을 기부에 대 한 박사 알렉산더 D. 존슨 (UCSF)를 인정 합니다.
Materials
| Clorhexidine 20% | Sigma-Aldrich | C9394 | |
| Dextrose (D-Glucose) Anhydroous | Fisher Chemical | D16-500 | |
| Ethanol 200 proof | Decon Laboratories | DSP-MD.43 | |
| LumaCare LC-122 A | LumaCare Medical Group, Newport Beach, CA, USA | ||
| NaCl | Fisher Chemical | S641-500 | |
| NaOH | Fisher Bioreagents | BP 359-500 | |
| Phenol 5% | Milipore Sigma | 843984 | |
| RPMI 1640 buffered with 3-(N-morpholino) | Sigma | R7755 | |
| Sabouraud dextrose agar supplemented with chloramphenicol | Acumedia | 7306A | |
| Sulfuric acid | Fisher Chemical | SA200-1 | |
| Yeast nitrogen base | Difco | DF0392-15-9 | |
| 3-(N-morpholino)propanesulfonic acid MOPS | Sigma-Aldrich | M1254 | |
| 24-well polystyrene plate | Falcon | 353935 |
References
- Sardi, J. C. O., Scorzoni, L., Bernardi, T., Fusco-Almeida, A. M., Mendes Giannini, J. M. Candida species: current epidemiology, pathogenicity, biofilm formation, natural antifungal products and new therapeutic options. Journal of Medical Microbiology. 62 (Pt 1), 10-24 (2013).
- Harriott, M. M., Noverr, M. C. Candida albicans and Staphylococcus aureus form polymicrobial biofilms: effects on antimicrobial resistance. Antimicrobial Agents and Chemotherapy. 53 (9), 3914-3922 (2009).
- Srinivasan, A., Lopez-Ribot, J. L., Ramasubramanian, A. K. Overcoming antifungal resistance. Drug Discovery Today Technologies. 11, 65-71 (2014).
- Finkel, J. S., Mitchell, A. P. Genetic control of Candida albicans biofilm development. Nature Reviews Microbiology. 9 (2), 109-118 (2011).
- Zarnowski, R., et al. Novel entries in a fungal biofilm matrix encyclopedia. MBio. 5, e013333 (2014).
- Mitchell, K. F., et al. Community participation in biofilm matrix assembly and function. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 112 (13), 4092-4097 (2015).
- Mitchell, K. F., Zarnowski, R., Andes, D. R. Fungal super glue: the biofilm matrix and its composition, assembly, and functions. PLoS Pathogens. 12, e1005828 (2016).
- Dai, T., et al. Blue light rescues mice from potentially fatal Pseudomonas aeruginosa burn infection: efficacy, safety, and mechanism of action. Antimicrobial Agents and Chemotherapy. 57 (3), 1238-1245 (2013).
- de Sousa, D. L., Lima, R. A., Zanin, I. C., Klein, M. I., Janal, M. N., Duarte, S. Effect of twice-daily blue light treatment on matrix-rich biofilm development. PLoS One. 10 (7), e0131941 (2015).
- Fontana, C. R., et al. The antibacterial effect of photodynamic therapy in dental plaque-derived biofilms. Journal of Periodontal Research. 44 (6), 751-759 (2009).
- Donlan, R. M., Costerton, J. W. Biofilms: survival mechanisms of clinically relevant microorganisms. Clinical Microbiology Reviews. 15 (2), 167-193 (2002).
- Panariello, B. H. D., Klein, M. I., Pavarina, A. C., Duarte, S. Inactivation of genes TEC1 and EFG1 in Candida albicans influences extracellular matrix composition and biofilm morphology. Journal of Oral Microbiology. 9 (1), 1385372 (2017).
- Gulati, M., Lohse, M. B., Ennis, C. L., Gonzalez, R. E., Perry, A. M., Bapat, P., Valle Arevalo, A., Rodriguez, D. L., L, D., Nobile, C. J. In vitro culturing and screening of Candida albicans biofilms. Current Protocols in Microbiology. 50 (1), e60 (2018).
- Roberts, A. E., Kragh, K. N., Bjarnsholt, T., Diggle, S. P. The limitations of in vitro experimentation in understanding biofilms and chronic infection. Journal of Molecular Biology. 427 (23), 3646-3661 (2015).
- Kucharíková, S., Tournu, H., Lagrou, K., Van Dijck, P., Bujdáková, H. Detailed comparison of Candida albicans and Candida glabrata biofilms under different conditions and their susceptibility to caspofungin and anidulafungin. Journal of Medical Microbiology. 60 (Pt 9), 1261-1269 (2011).
- Weerasekera, M. M., Wijesinghe, G. K., Jayarathna, T. A., et al. Culture media profoundly affect Candida albicans and Candida tropicalis growth, adhesion and biofilm development. Memórias Do Instituto Oswaldo Cruz. 111 (11), 697-702 (2016).
- Kadosh, D., Johnson, A. D. Induction of the Candida albicans filamentous growth program by relief of transcriptional repression: a genome-wide analysis. Molecular biology of the cell. 16 (6), 2903-2912 (2005).
- Paschoal, M. A., Lin, M., Santos-Pinto, L., Duarte, S. Photodynamic antimicrobial chemotherapy on Streptococcus mutans using curcumin and toluidine blue activated by a novel LED device. Lasers in Medical Science. 30 (2), 885-890 (2015).
