تم وصف بروتوكول قائم على صفيحة عيار دقيق مكون من 96 بئرا باستخدام مقايسة اختزال 2،3-مكرر (2-ميثوكسي-4-نيترو-5-سلفوفينيل) -5-كربوكسانيليد-2H-تيترازوليوم (XTT) هنا ، لدراسة تأثيرات الأجسام المضادة على الأغشية الحيوية التي شكلتها C. tropicalis. يمكن استخدام هذا البروتوكول في المختبر للتحقق من تأثير المركبات المضادة للفطريات الجديدة المحتملة على النشاط الأيضي لخلايا أنواع المبيضات في الأغشية الحيوية.
أنواع المبيضات هي السبب الرابع الأكثر شيوعا لعدوى المستشفيات الجهازية. غالبا ما ينطوي داء المبيضات الجهازي أو الغازي على تكوين الأغشية الحيوية على الأجهزة المزروعة أو القسطرة ، والتي ترتبط بزيادة الفوعة والوفيات. تظهر الأغشية الحيوية التي تنتجها أنواع المبيضات المختلفة مقاومة معززة ضد الأدوية المضادة للفطريات المختلفة. لذلك ، هناك حاجة لتطوير علاجات مناعية فعالة أو علاجات مساعدة ضد الأغشية الحيوية المبيضات. في حين أن دور المناعة الخلوية راسخ في الحماية من المبيضات ، فقد تمت دراسة دور المناعة الخلطية بشكل أقل.
وقد افترض أن تثبيط تكوين الأغشية الحيوية ونضجها هو أحد الوظائف الرئيسية للأجسام المضادة الواقية ، وقد ثبت أن الأجسام المضادة للأنبوب الجرثومي المبيضات البيض (CAGTA) تثبط النمو في المختبر وتشكيل الأغشية الحيوية ل C. albicans في وقت سابق. تحدد هذه الورقة بروتوكولا مفصلا لتقييم دور الأجسام المضادة على الأغشية الحيوية التي شكلتها C. tropicalis. تتضمن منهجية هذا البروتوكول تكوين الأغشية الحيوية C. tropicalis في 96 صفيحة ميكرومتر بئر ، والتي تم تحضينها بعد ذلك في وجود أو عدم وجود أجسام مضادة خاصة بالمستضد ، تليها مقايسة 2،3-bis (2-methoxy-4-nitro-5-sulfophenyl) -5-carboxanilide-2H-tetrazolium (XTT) لقياس النشاط الأيضي للخلايا الفطرية في الغشاء الحيوي.
تم تأكيد الخصوصية باستخدام ضوابط المصل المناسبة ، بما في ذلك مصل Sap2 المستنفد للأجسام المضادة. تظهر النتائج أن الأجسام المضادة الموجودة في مصل الحيوانات المحصنة يمكن أن تمنع نضوج المبيضات الحيوية في المختبر. باختصار ، تقدم هذه الورقة رؤى مهمة فيما يتعلق بإمكانات الأجسام المضادة في تطوير علاجات مناعية جديدة وعلاجات تآزرية أو مساعدة ضد الأغشية الحيوية أثناء داء المبيضات الغازي. يمكن استخدام هذا البروتوكول في المختبر للتحقق من تأثير المركبات المضادة للفطريات الجديدة المحتملة على النشاط الأيضي لخلايا أنواع المبيضات في الأغشية الحيوية.
داء المبيضات الجهازي هو السبب الرئيسي الرابع لعدوى المستشفيات ، والتي ترتبط بارتفاع معدلات المراضة والوفيات في جميع أنحاء العالم. على الصعيد العالمي ، يؤثر داء المبيضات الجهازي على ما يقرب من 700000 فرد1. أنواع المبيضات ، وهي C. albicans ، C. tropicalis ، C. parapsilosis ، C. glabrata ، و C. auris، هي السبب الأكثر شيوعا لعدوى المبيضات الغازية2. أنواع المبيضات هي مسببات الأمراض الانتهازية التي تنتج الأغشية الحيوية3. ترتبط الأغشية الحيوية في الغالب بضراوة المبيضات ، ويمكن أن تتحمل المبيضات ظروف الإجهاد التأكسدي والتناضحي عن طريق إحداث تكوين الأغشية الحيوية4. تعمل الأغشية الحيوية على تعديل التعبير عن عوامل الفوعة ومكونات جدار الخلية وتشكل مصفوفة واقية من البوليمرات الخارجية ، مما يساعد المبيضات على التكيف مع منافذ المضيف المختلفة4. تساهم الأغشية الحيوية في التصاق الخميرة بأنسجة المضيف والأدوات الطبية5. على هذا النحو ، يرتبط تكوين الأغشية الحيوية بميزة للخمائر ، حيث يمكن لخلايا الخميرة داخل الأغشية الحيوية أن تتهرب من الاستجابة المناعية للمضيف6. يحمي تكوين الأغشية الحيوية أيضا الخمائر المسببة للأمراض من عمل الأدوية المضادة للفطريات5. تم إثبات انخفاض حساسية الأغشية الحيوية ل C. albicans للأمفوتريسين B بواسطة Pierce et al.7,8. علاوة على ذلك ، تظهر الأغشية الحيوية مقاومة الأدوية المضادة للفطريات للفلوكونازول ، مما يضعف الإدارة الفعالة لداء المبيضات الجهازي 9,10.
لدى الميكروبات ميل جوهري للالتصاق بمختلف الأسطح الحيوية وغير الحيوية ، مما يؤدي إلى تكوين الأغشية الحيوية. المبيضات البيض ، وهي فطر ثنائي الشكل ، موجودة في أشكال الخميرة و hyphal ، وقد تم تمييز تكوين الأغشية الحيوية في مختلف أنظمة النماذج في المختبر وفي الجسم الحي 11. تشمل خطوات تكوين الأغشية الحيوية الرقيقة التصاق خلايا المبيضات بالركيزة ، والخيوط ، والانتشار ، ونضج الأغشية الحيوية11. في البداية ، يلتصق شكل الخميرة من C. albicans بالركائز ، بما في ذلك الأجهزة الطبية والأنسجة البشرية ، يليها خيوط وتكاثر C. albicans في أشكال hyphal و pseudohyphal ، وأخيرا نضوج الأغشية الحيوية المضمنة في المصفوفة خارج الخلية11. يساهم تكوين الأغشية الحيوية إلى حد كبير في آليات التسبب في C. albicans 12. تشكل أنواع المبيضات أغشية حيوية مقاومة للعقاقير ، مما يجعل القضاء عليها أمرا صعبا13. وصفت مجموعة فرعية صغيرة من السكان المنتجين للغشاء الحيوي C. albicans بأنها شديدة المقاومة للعقاقير المضادة للفطريات الأمفوتريسين B والكلورهيكسيدين14. وتجدر الإشارة إلى أن خلايا الخميرة في الأغشية الحيوية تظهر مقاومة عالية للعلاج متعدد الأدوية مقارنة بخلايا الخميرة في مرحلة العوالق ومرحلة الانتشار14. وقد اقترح أن خلايا الخميرة الموجودة في الأغشية الحيوية شديدة التحمل للأدوية المضادة للفطريات ، مما يساهم في بقاء C. albicans في الأغشية الحيوية14. تم الإبلاغ عن أن هذه الخلايا الموجودة هي متغيرات النمط الظاهري ل C. albicans وليست طفرات14. علاوة على ذلك ، فإن خلايا الأغشية الحيوية المبيضات المعروفة باسم “الخلايا الثابتة” تتحمل جرعات عالية من علاج الأمفوتريسين-B وتساهم في بقاء المبيضات ، مما يشكل عبئا كبيرا من عدوى المبيضات الجهازية المتكررة في الأفراد المعرضين لمخاطر عالية15.
تتطلب الزيادة في مقاومة الأدوية المضادة للفطريات في سلالات المبيضات البحث عن عوامل جديدة مضادة للفطريات وعلاجات مناعية. كما يتضح من الدراسات المذكورة أعلاه ، تظهر الأغشية الحيوية المبيضات انخفاض التعرض للأدوية المضادة للفطريات. لذلك ، هناك حاجة لتحسين العلاجات المناعية للتحكم في تكوين المبيضات بيوفيلم. أظهرت دراسات سابقة أن CAGTA يمكن أن يوفر حماية فعالة ضد عدوى المبيضات الجهازية عن طريق تثبيط تكوين الأغشية الحيوية C. albicans في المختبر16. أفادت دراسة أخرى أن تحصين الفئران ببروتين C. albicans rAls3-N يحفز عيارات الأجسام المضادة العالية التي تتداخل مع تكوين الأغشية الحيوية C. albicans في المختبر17. كما مارست الأجسام المضادة ل Als3-N تأثيرا مثبطا على تشتت C. albicans من الأغشية الحيوية17. يخضع لقاح NDV-3A القائم على C. albicans حاليا للتجربة السريرية ، كما تم العثور على الأمصال المضادة ل NDV-3A لتقليل تكوين الأغشية الحيوية C. أوريس 18. حددت دراسة حديثة تثبيط تكوين الأغشية الحيوية بواسطة الأجسام المضادة Sap2 كآلية حماية في نموذج الفئران لداء المبيضات الجهازي19.
تحدد هذه الورقة بروتوكولا مفصلا في المختبر لتقييم تأثير الأجسام المضادة الخاصة بالمستضد الموجودة في المصل متعدد النسيلة الذي تم الحصول عليه من مجموعات مختلفة من الفئران الملقحة Sap2 على الأغشية الحيوية المبيضات الاستوائية المشكلة مسبقا. لتحقيق ذلك ، تم تحسين وتطوير طريقة تعتمد على مقايسة تقليل XTT في المختبر ، والتي يمكنها قياس قابلية بقاء الأغشية الحيوية بطريقة سريعة وحساسة وعالية الإنتاجية ، في وجود أو عدم وجود أجسام مضادة.
يستخدم اختبار XTT لقياس النشاط الأيضي الخلوي كمؤشر على بقاء الخلية ، والانتشار الخلوي ، والسمية الخلوية20. يعتمد هذا الفحص اللوني على اختزال ملح التترازوليوم الأصفر ، الصوديوم 3′- [1- (فينيلامينوكربونيل) -3،4-تيترازوليوم] -مكرر (4-ميثوكسي-6-نيترو) هيدرات حمض السلفونيك البنزين (XTT) إلى صبغة فورمازان برتقالية بواسطة الخلايا النشطة الأيضية. نظرا لأن الخلايا القابلة للحياة فقط هي التي يمكن أن تقلل من XTT ، فإن كمية فورمازان XTT المخفضة تتناسب مع شدة اللون وصلاحية الخلية. صبغة الفورمازان المتكونة قابلة للذوبان في الماء ويتم قياسها مباشرة باستخدام قارئ الألواح. نظرا لطبيعتها القابلة للذوبان في الماء ، يسمح اختبار XTT بدراسة الأغشية الحيوية السليمة ، وكذلك فحص حساسية أدوية الأغشية الحيوية ، دون تعطيل بنية الأغشية الحيوية21. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تنفيذ هذه الطريقة في تقييمات صلاحية الفطريات المبيضات نظرا لسهولة استخدامها وسرعتها ودقتها وإنتاجيتها العالية ودرجة عالية من التكاثر 7,22.
بالإضافة إلى مقايسة اختزال XTT ، تم أيضا تحديد العديد من التقنيات البديلة لقياس كمية الأغشية الحيوية. يتضمن بعضها استخدام مقايسة تقليل MTT ، وتلطيخ البنفسجي البلوري ، وتقدير كمية الحمض النووي ، وتفاعل البوليميراز المتسلسل الكمي ، وقياس البروتين ، وقياس وزن الخلية الجافة ، وعد المستعمرات القابلة للحياة. تختلف هذه الإجراءات اختلافا كبيرا من حيث متطلبات الوقت والتكلفة. أجرى Taff et al. تحليلا مقارنا لسبعة مقايسات كمية مختلفة من المبيضات الحيوية ووجدوا أن مقايسة XTT قدمت الطريقة الأكثر قابلية للتكرار والدقة والكفاءة للتقدير الكمي للأغشية الحيوية C. albicans 23. تقنيات تلطيخ مثل الكريستال البنفسجي لها قيود معينة. يحدد اختبار الكريستال البنفسجي بشكل غير مباشر كمية الأغشية الحيوية عن طريق قياس الكثافة البصرية لمصفوفة وخلايا الأغشية الحيوية الملطخة باللون البنفسجي البلوري. على الرغم من أن مقايسة البنفسج البلوري توفر مقياسا جيدا لكتلة الأغشية الحيوية ، إلا أنها لا تعطي مقياسا لصلاحية الأغشية الحيوية لأنها تلطخ كل من الخلايا الميكروبية والمصفوفة خارج الخلية24. أفاد Dhale et al. كذلك أن مقايسة اختزال XTT كانت الطريقة الأكثر حساسية وقابلية للتكرار والدقة والكفاءة والمحددة للكشف عن إنتاج الأغشية الحيوية مقارنة بمقايسة البنفسجي البلوري25. أظهرت تقارير الأدبيات أن مقايسة XTT ترتبط بشكل جيد مع معلمة CFU / mL في طريقة عد CFU. ومع ذلك ، بالمقارنة مع اختبار XTT ، فإن طريقة CFU كثيفة العمالة وبطيئة26. علاوة على ذلك، قد لا يكون جزء الخلايا الحية المنفصلة ممثلا لمجتمع الأغشية الحيوية الأولي27. على الرغم من أن مقايسة تخفيض XTT تبدو أفضل خيار متاح لتحديد الجدوى ، إلا أن هناك بعض القيود على هذه التقنية. في حين أن طريقة XTT مفيدة للمقارنات التي تنطوي على سلالة فطرية واحدة ، فقد يكون استخدامها محدودا عند مقارنة سلالات وأنواع فطرية مختلفة. قد تكون المقارنات بين سلالات صعبة في غياب توحيد مفصل لأن السلالات المختلفة تستقلب ركائز ذات قدرات مختلفة21.
ترتبط الالتهابات الفطرية التي تسببها أنواع المبيضات بارتفاع معدلات المراضة والوفيات في جميع أنحاء العالم. يتطلب التهديد المتزايد للعدوى الفطرية الغازية الإدارة المبكرة لمثل هذه الأمراض التي تهدد الحياة. تتضمن معظم عدوى المبيضات تكوين الأغشية الحيوية ، التي تلتصق بمجموعة متنو…
The authors have nothing to disclose.
تم دعم هذا العمل من خلال منحة Ramalingaswami DBT-843-BIO (قسم التكنولوجيا الحيوية ، حكومة الهند) وجائزة البحث الوظيفي المبكر SER-1058-BIO (مجلس أبحاث العلوم والهندسة ، حكومة الهند) إلى SR. يقر المؤلفون بمنحة ICMR-JRF إلى P.C ومنحة DBT-JRF إلى P.S. يشكر المؤلفون الدكتور رافيكانت رانجان على اقتراحاته بشأن المخطوطة والمساعدة الفنية التي قدمها السيد براديب سينغ ثاكور خلال SEM.
15 mL conical centrifuge tubes | BD Falcon | 546021 | |
1x PBS | – | Prepared in lab | NaCl : 4 g KCl : 0.1 g Na2HPO4: 0.72 g KH2PO4 : 0.12 g Water 500 mL. Adjust pH to 7.4 |
50 mL conical centrifuge tubes | BD Falcon | 546041 | |
96-well microtiter plates | Nunc | 442404 | |
Incubator | Generic | ||
Menadione | Sigma | M5625 | |
Microtiter Plate Reader | Generic | ||
Multichannel pipette and tips | Generic | ||
Petri dishes | Tarson | 460090 | |
Ringers Lactate | – | Prepared in lab | sodium chloride 0.6 g sodium lactate 0.312 g potassium chloride 0.035 g calcium chloride 0.027 g Water 100 mL. Adjust to pH 7.0 |
RPMI 1640 MOPS | Himedia | AT180 | |
Sabouraud dextrose Agar | SRL | 24613 | |
Sabouraud dextrose Broth | SRL | 24835 | |
XTT | Invitrogen | X6493 |