다제 내성 항 감염 블루 라이트 치료의 생체 조사에서 아시네 토 박터 바우 마니는 생물 발광 영상을 사용하여 감염을 굽기
Summary
Infections caused by multidrug-resistant (MDR) bacterial strains have emerged as a serious threat to public health, necessitating the development of alternative therapeutics. We present a protocol to evaluate the effectiveness of antimicrobial blue light (aBL) therapy for MDR Acinetobacter baumannii infections in mouse burns by using bioluminescence imaging.
Abstract
감염 이환율과 사망률의 중요한 원인으로 계속 굽습니다. 다제 내성 (MDR) 박테리아의 증가 출현은 전통적인 항생제 치료의 잦은 오류로 이끌었다. 대체 치료제가 절실히 MDR 박테리아를 해결하기 위해 필요하다.
혁신적인 비 항생제 접근 방식은, 항균 푸른 빛 (ABL)는 MDR의 감염에 대한 유망한 효과를 보여 주었다. ABL의 작용 기전은 아직 잘 이해되지 않는다. 이는 일반적으로 자연 (예를 들어, 철없는 포르피린, 플라 빈과 프르 등) 박테리아에서 내인성 감광 발색단을 발생하는 것은 광화학 프로세스를 다시 세포 독성 활성 산소 종을 생성 ABL (ROS)에 의해 여기되는 것을 가정한다.
또 다른 빛 기반 항균 접근 방식과는 달리, 항균 광 역학 치료 (aPDT)는, ABL 치료는 외래 photosensitiz의 개입을 필요로하지 않습니다어. 그것은을 적용 할 필요가 모든 푸른 빛의 조사입니다 따라서, 간단하고 저렴하다. 에이 비엘 수용체는 박테리아 세포의 내인성 감광제보다는 DNA이다. 따라서, ABL은 훨씬 적은 유전 독성 직접 숙주 세포의 DNA 손상을 일으키는 자외선 C (UVC) 조사보다 숙주 세포에 의한 것으로 생각된다.
본 논문에서는 화상 부상의 마우스 모델에서 MDR 된 Acinetobacter baumannii의 감염 ABL 치료의 효과를 평가하기위한 프로토콜을 제시한다. 조작 된 생물 발광 균주를 사용하여, 우리는 비 침습적 살아있는 동물에서 실시간으로 감염의 정도를 모니터링 할 수 있었다. 이 기술은 또한 동물에서 감염의 공간 분포를 모니터링하기위한 효과적인 도구이다.
Introduction
자주하기 때문에 피부의 열 손상의보고 굽기 감염, 이환율과 사망률 1의 중요한 원인이 될 것을 계속한다. 화상 감염 관리 더욱 의한 항생제의 대규모 사용 다제 내성 (MDR) 2 균주의 출현 증가에 의해 손상되었다. 한가지 중요한 MDR 그람 음성균 최근 전투 상처와 관련된 것으로 알려진 거의 모든 가능한 3 항생제에 내성이있다 아시네 토 박터 바우 마니이다. 부상당한 초점에서 바이오 필름의 존재는 지속적인 감염 8, 9가 발생, 4, 5를보고되었으며, 항생제 및 숙주 방어 6, 7에 대한 내성을 악화시킬 것으로 생각된다. 따라서, pressin이있다g 대체 치료법의 개발이 필요합니다. 퇴치 항생제 내성 박테리아에 대한 최근 발표 된 국가 전략에서, 항생제 대체 치료제의 개발은 미국 (10)의 정부 조치로 지적되고있다.
라이트 기반의 항균 접근 방식은, 이름으로 표시된 바와 같이, 또는 다른 에이전트없이 광 조사가 필요합니다. 이러한 접근은 항균 광역 동 치료 (aPDT), 자외선 C (UVC) 조사 및 항균 청색광 (ABL)을 포함한다. 이전의 연구에서, 그들은 MDR 균주 11, 12, 13을 죽이는 유망한 효과를 보여 주었다. 세 가지 빛 기반의 접근 방식 중 ABL 인해 감광제 (14)를 사용하지 않고 고유의 항균 특성에 최근 관심을 증가 모으고있다. 비교 예에서aPDT 빛과 감광제의 조합을 필요로하면서 aPDT에 ISON은 ABL은 빛의 사용을 포함한다. 따라서, ABL (14)는 간단하고 저렴하다. UVC 비교에서, ABL은 덜 세포 독성 세포 (15)를 호스팅하는 유전자 독성 것으로 여겨진다.
이 프로토콜의 목표는 마우스 모델에서 MDR의 A. baumannii에 의한 화상 감염의 치료를위한 ABL의 효과를 조사하는 것입니다. 우리는 실시간으로 세균 부담의 비 침습적 모니터링을 허용 화상 감염의 새로운 마우스 모델을 개발하기 위해 생물 발광 병원성 박테리아를 사용합니다. 체액 / 조직 채취 및 후속 도금 콜로니 16 카운트 전통적인 방법에 비해,이 방법은 정확한 결과를 제공한다. 조직 샘플링 과정은 실험 오차의 다른 소스를 소개 할 수있다. 박테리아 발광 강도는 corres에 선형 비례하므로박테리아 CFU 17 ponding 우리는 직접 광 조사 특정 투여 후 박테리아의 생존을 측정 할 수있다. 실시간으로 빛 치료를 받고 살아있는 동물에서 세균 부담을 모니터링함으로써, 세균을 죽이는의 반응 속도는 마우스의 상당히 감소 번호를 사용하여 특징으로 할 수있다.
Protocol
Representative Results
Discussion
ABL은 감염을 치료하는 신규 한 방법이다. 그 작용 메커니즘은 화학 요법과는 완전히 다르기 때문에, 그것은 물리 치료의 더 많은 것이다. 항균 효과를 중재 에이전트는 청색 광 조사 (400-470 ㎚)이다. 청색 LED의 개발, 우리는 MDR 감염에 대한 효과적이고 간단한 빛 기반 항균 접근 방식에 대한 액세스 권한을 얻었다.
이 프로토콜에서는, 우리는 MDR, A. baumannii에의 생물 발광…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work was supported in part by the Center for Integration of Medicine and Innovative Technology (CIMIT) under the U.S. Army Medical Research Acquisition Activity Cooperative Agreement (CIMIT No. 14-1894 to TD) and the National Institutes of Health (1R21AI109172 to TD). YW was supported by an ASLMS Student Research Grant (BS.S02.15). We are grateful to Tayyaba Hasan, PhD at the Wellman Center for her co-mentorship for YW.
Materials
| IVIS | PerkinElmer Inc, Waltham, MA | IVIS Lumina Series III | Pre-clinical in vivo imaging |
| Light-emitting diode LED | VieLight Inc, Toronto, Canada | 415 nm | Light source for illumination |
| Power/energy meter | Thorlabs, Inc., Newton, NJ | PM100D | Light irradiance detector |
| Mouse | Charles River Laboratories, Wilmington, MA | BALB/c | 7-8 weeks age, 17-19 g weight |
| Acinetobacter baumannii | Brooke Army Medical Center, Fort Sam Houston, TX | Clinical isolate | Engineered luminescent strain |
| Insulin Syringes | Fisher Scientific | 14-826-79 | BD Lo-Dose U-100 Insulin Syringes for injection |
| Sodium Chloride | Fisher Scientific | 721016 | 0.9% Sodium Chloride |
| Phosphate Buffered Saline, 1X Solution | Fisher Scientific | BP24384 | A standard phosphate buffer used in many biomolecular procedures |
| Brain Heart Infusion | Fisher Scientific | B11059 | Bacterial culture medium |
| Falcon 15mL Conical Centrifuge Tubes | Fisher Scientific | 14-959-70C | For bacterial suspension centrifuge |
| Benchtop Incubated Orbital Shakers | Laboratory Supply Network, Inc, Atkinson, NH | Incu-Shaker Mini | For culturing of bacteria |
| Inoculating Loops | Fisher Scientific | 22-363-605 | For smearing bacterial inoclum on burn surface of mice |
| Fisher Scientific Redi-Tip Pipet Tips, 1-200µL | Fisher Scientific | 02-707-502 | Pipet Tips |
| Thermo Scientific Sorvall Legend X1 Centrifuge | Fisher Scientific | 75-004-220 | For bacterial suspension seperation |
| Brass Block | Small Parts, Inc., Miami, FL | 10 mm by 10 mm | For creation of burns in mice |
| Extreme Dragon PBI/Kevlar High-Heat Gloves | Superior Glove Works Ltd, Cheektowaga, NY | PBI83514 | Heat Resistant Gloves |
| Greiner dishes | Sigma-Aldrich Co. LLC | P5112-740EA | 35 mm ×10 mm |
| Corning Digital Hot Plate | Cole-Parmer Instrument Company, LLC | UX-84301-65 | 10" x 10", 220 VAC, for boiling water |
| Mouse/Rat Thin Line Water Heated Surgical Bed | E-Z Systems | EZ-211 | Prevents heat loss and hypothermia during surgery |
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