Bir odacıklı coverglass Modeli Kullanılarak Biyofilm Kalkınma Sputum Etkilerinin görselleştirme
Summary
This protocol describes the visualization of biofilm development following exposure to host-factors using a slide chamber model. This model allows for direct visualization of biofilm development as well as analysis of biofilm parameters using computer software programs.
Abstract
Biyofilmler kendinden salgılanan matris kaplı bakteri gruplarından oluşur. Bu endüstriyel kirlenme hem de bir çok sağlık ile ilgili enfeksiyonların gelişmekte ve önemli bir rol oynamaktadır. insan hastalığında en iyi tarif ve çalışılan biyofilm biri kistik fibroz hastalarının kronik akciğer enfeksiyonu meydana gelir. konak bağlamında biyofilm öğrenim görürken, birçok faktör biyofilm oluşumunu ve gelişimini etkileyebilir. Ev sahibi faktörleri biyofilm oluşumunu ve gelişimini etkileyen nasıl tespit etmek amacıyla, balgam yüzer şeklinde bir ev sahibi türevli faktör varlığında, biyofilm büyümeye statik odacıklı coverglass yöntemi kullanılmıştır. Bakteri odalarına tohumlanmış ve balgam süzüntüler maruz kalmaktadır. büyüme 48 saat sonra, biyofilm önce konfokal mikroskopi ve analiz için ticari bir biyofilm canlılığı kiti ile boyandı. Görüntü alınmasının ardından, biyofilm özellikleri farklı yazılım platformları kullanarak değerlendirilebilir.Bu yöntem antibiyotikler de dahil olmak üzere, farklı maddelerin varlığında biyofilm büyüme önemli özelliklerini görselleştirmek sağlar.
Introduction
Bakteri biyofilmleri birbirlerine bağlanmış ve bir öz salgılanan matris kaplı olan mikroorganizmaların gruplarıdır. 1,2 Klasik olarak, fiziksel olarak akış koşulları altında meydana gelen bir abiyotik veya biyotik yüzeye bağlı bakteri temsil etmektedir. Biyofilmler, aynı zamanda bu tür test tüplerinde oluşan ısı havuzları veya ince zarlar hava-sıvı arayüzü itibarıyla yüzeylerin statik koşullar altında (akış olmaması) ve distal, büyümeye gösterilmiştir. Onlar biyolojik kirlenme, paslanma ve tıkanmalara neden su rezervuarları veya borularda oluşabilir gibi bu biyofilm uzun, endüstriyel prosesler için büyük bir kayba ortamında tanınan ve vardır oylandı. 3,4
Onlar kateter ile ilişkili enfeksiyonlar, kistik fibroz hastalarında akciğer enfeksiyonları, yanı sıra çok sayıda diğer enfeksiyonlarda rol gösterilmiştir olarak biyofilm, aynı zamanda sağlık ortamlarında kritik önem taşımaktadır. Biyofilm enfeksiyonlarının işaretlerinden 5,6 biri de olanBakterilerin antibiyotiklere duyarlılığının katlanmış ve doğuştan gelen bağışıklık sistemi tarafından açıklığı engelli. Biyofilm tabanlı enfeksiyonu kapsayan 7-9 en iyi okudu, klinik olarak anlamlı senaryolar kronik Pseudomonas aeruginosa biyofilm bulaşmış kistik fibrozis (KF) olan hastalarda ortaya çıkar. P. aeruginosa çok zor tedavi yapmak, kronik enfeksiyon kurulması sırasında bir dizi değişiklik uğrayabilir. 10,11 Biyofilmler farklı olarak doğuştan gelen bağışıklık etkinleştirmek ve inflamasyonu sürebilirim. Bu enfeksiyonlar KF hastalarında artmış morbidite ve mortalite neden 12-14 gibi, bu bağlamda biyofilm gelişimini etkileyen faktörleri anlamak önemlidir.
Yeni yapılan bir çalışmada konak faktörleri P. aeruginosa biyofilm agrega oluşumunda kritik olduğunu göstermektedir. 15 Bu biyofilm antibiyotik ve konak savunma mekanizmaları indirgenmiş duyarlılık katkıda bulunur. preseörneğin nötrofil elastaz gibi CF akciğer mikroorganizmaların salgılanan ürünler olarak ev sahibi türevli faktörlere nce, büyük ölçüde biyofilm oluşumunu ve gelişimini modüle potansiyeline sahiptir. 16 Ayrıca, biyofilm sayısız yolların ifadesini modüle ve inflamasyonu başlatmak için ev sahibi ile etkileşim. Böyle standart kristal viyole deneyi olarak yüksek kapasiteli yöntemleri, biyofilm süreci ile ilgili olarak bazı bilgiler sağlayabilir iken, bu faktörlere yanıt olarak biyofilm görselleştirme daha derinlemesine bilgi sağlar.
Bu yazıda in vitro biyofilm gelişimini incelemek için KF'li hastaların balgam faktörlerini kullanmak için bir yöntem açıklanmaktadır. Bu yöntem, bir ticari biyofilm canlılığı kiti kullanılarak balgam içeren konak faktörlerine maruz kalan biyofilm hızlı görselleştirme sağlar. Bu teknik, görsel exogeno mevcudiyetinde biyofilm büyüme sırasında oluşan değişiklikleri tespit etmek için kullanılabilirUS ürünleri ve çeşitli koşullar altında biyofilm gelişme değişiklikleri analiz etmek için geliştirilmiş bir yöntemi temsil eder.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu tarifnamede tarif edilen yöntemler eksojen ürünlerin mevcudiyetinde büyütülen bakteri biyofilmlerin görselleştirme için izin verir. bu tip bir sistem kullanılıyorsa Beklendiği gibi, exoproducts üretimi önem taşımaktadır. Örneğin, Ditiyotreitol (DTT), genellikle örnekleri sıvılaştırılması yardımcı insan balgam kullanılır. Bununla birlikte, tek başına DTT etkisi biyofilm gelişimi ve canlılığı azaltılmış olur (veriler gösterilmemiştir). Bu durumda, tüm koşullar için uygun kon…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
TB Kistik Fibrozis Kanada araştırma bursu kabul eder.
Materials
| Lab-Tek II Chambered coverglass, #1.5 borosilicate, 8-well | Thermo Sicher Scientific | 155409 | |
| Filmtracer Live/Dead Biofilm Viabilty Kit | Thermo Fisher Scientific | L10316 | |
| Blood agar plates | Thermo Fisher Scientific | R10215 | Confirming viability via CFU counts or selecting colonies for innoculation |
| COMSTAT | Availble software online | COMSTAT is software to analyze biofilm images. Available www.comstat.dk | |
| Millers LB Broth | Thermo Fisher Scientific | 12780-052 | Standard media for overnight gowth/biofilm growth |
| Millex-GV Syringe Filters | Millipore | SLGV013SL | Filtering of sputum supernants |
| Phosphate Buffered Saline (Dulbecco A) | Oxoid | BR0014G | Washing of biofilm chambers after media removal |
| Zeiss AxioVert 200M | Carl Zeiss | ||
| Hamamatsu C9100-13 EM-CCD | QS Technologies Inc. | ||
| Spectral Borealis | Qs Technologies Inc. | ||
| Perkin Elmer Volocity | QS Technologies Inc. | Instructions for this software can be found at: http://cellularimaging.perkinelmer.com/pdfs/manuals/VolocityuserGuide.pdf |
References
- Beaudoin, T., Waters, V. Infections with biofilm formation: selection of antimicrobials and role of prolonged antibiotic therapy. Pediatr.Infect.Dis.J. , (2016).
- Donlan, R. M. Biofilms: microbial life on surfaces. Emerg.Infect.Dis. 8 (9), 881-890 (2002).
- Hobley, L., Harkins, C., MacPhee, C. E., Stanley-Wall, N. R. Giving structure to the biofilm matrix: an overview of individual strategies and emerging common themes. FEMS Microbiol.Rev. 39 (5), 649-669 (2015).
- Katharios-Lanwermeyer, S., Xi, C., Jakubovics, N. S., Rickard, A. H. Mini-review: Microbial coaggregation: ubiquity and implications for biofilm development. Biofouling. 30 (10), 1235-1251 (2014).
- Donlan, R. M. Biofilm formation: a clinically relevant microbiological process. Clin.Infect.Dis. 33 (8), 1387-1392 (2001).
- Bjarnsholt, T., et al. The in vivo biofilm. Trends Microbiol. 21 (9), 466-474 (2013).
- Mah, T. F., Pitts, B., Pellock, B., Walker, G. C., Stewart, P. S., O’Toole, G. A. A genetic basis for Pseudomonas aeruginosa biofilm antibiotic resistance. Nature. 426 (6964), 306-310 (2003).
- Mah, T. F. Biofilm-specific antibiotic resistance. Future Microbiol. 7 (9), 1061-1072 (2012).
- Beaudoin, T., Zhang, L., Hinz, A. J., Parr, C. J., Mah, T. F. The biofilm-specific antibiotic resistance gene ndvB is important for expression of ethanol oxidation genes in Pseudomonas aeruginosa biofilms. J. Bacteriol. 194 (12), 3128-3136 (2012).
- Beaudoin, T., Aaron, S. D., Giesbrecht-Lewis, T., Vandemheen, K., Mah, T. F. Characterization of clonal strains of Pseudomonas aeruginosa isolated from cystic fibrosis patients in Ontario, Canada. Can. J. Microbiol. 56 (7), 548-557 (2010).
- Vidya, P., et al. Chronic infection phenotypes of Pseudomonas aeruginosa are associated with failure of eradication in children with cystic fibrosis. Eur.J.Clin.Microbiol.Infect.Dis. , (2015).
- Beaudoin, T., Lafayette, S., Nguyen, D., Rousseau, S. Mucoid Pseudomonas aeruginosa caused by mucA mutations result in activation of TLR2 in addition to TLR5 in airway epithelial cells. Biochem.Biophys.Res.Commun. 428 (1), 150-154 (2012).
- Beaudoin, T., et al. The level of p38alpha mitogen-activated protein kinase activation in airway epithelial cells determines the onset of innate immune responses to planktonic and biofilm Pseudomonas aeruginosa. J.Infect.Dis. 207 (10), 1544-1555 (2013).
- LaFayette, S. L., et al. Cystic fibrosis-adapted quorum sensing mutants cause hyperinflammatory responses. Sci.Adv. 1 (6), e1500199 (2015).
- Staudinger, B. J., et al. Conditions associated with the cystic fibrosis defect promote chronic Pseudomonas aeruginosa infection. Am.J.Respir.Crit.Care Med. 189 (7), 812-824 (2014).
- Kennedy, S., et al. Activity of Tobramycin against Cystic Fibrosis Isolates of Burkholderia cepacia Complex Grown as Biofilms. Antimicrob.Agents Chemother. 60 (1), 348-355 (2015).
- Tom, S. K., Yau, Y. C., Beaudoin, T., LiPuma, J. J., Waters, V. Effect of High-Dose Antimicrobials on Biofilm Growth of Achromobacter Species Isolated from Cystic Fibrosis Patients. Antimicrob.Agents Chemother. 60 (1), 650-652 (2015).
- Heydorn, A., et al. Quantification of biofilm structures by the novel computer program COMSTAT. Microbiology. 146 (Pt 10), 2395-2407 (2000).
- Vorregaard, M. . Informatics and Mathematical Modelling. , (2008).
- Jurcisek, J. A., Dickson, A. C., Bruggeman, M. E., Bakaletz, L. O. In vitro Biofilm Formation in an 8-well Chamber Slide. J. Vis. Exp. (47), e2481 (2011).
