마우스의 카테터 관련 칸디다 알비칸스 감염 모델
Summary
우리는 카테터에 생물막이 형성되고 C.albicans와 숙주 간의 상호 작용이 임상 CRI와 잘 상관되는 C.albicans 관련 카테터 관련 감염(CRI)의 마우스 모델을 확립합니다. 이 모델은 C.albicans 생물막 관련 CRI에 대한 치료법을 스크리닝하여 임상 혁신을 위한 토대를 마련하는 데 도움이 됩니다.
Abstract
카테터 관련 감염(CRI)은 카테터 이식 중 칸디다 알비칸스에 의해 발생하는 흔한 병원 내 감염입니다. 일반적으로 생물막은 카테터의 외부 표면에 형성되어 환자에게 치명적인 파종성 감염을 유발합니다. 클리닉에는 효과적인 예방 및 치료 관리가 없습니다. 따라서 CRI의 예방 및 치료를 위한 새로운 전략의 전임상 스크리닝을 위한 CRI의 동물 모델을 확립하는 것이 시급합니다. 본 연구에서는 널리 사용되는 의료용 카테터인 폴리에틸렌 카테터를 제모 후 BALB/c 마우스의 등에 삽입하였다. 칸디다 알비칸스(Candida albicans) 이후 강화된 녹색 형광 단백질을 발현하는 ATCC MYA-2876(SC5314)을 카테터를 따라 피부 표면에 접종했습니다. 강렬한 형광은 3일 후 형광 현미경으로 카테터 표면에서 관찰되었습니다. 성숙하고 두꺼운 생물막은 주사 전자 현미경을 통해 카테터의 표면에서 발견되었습니다. 이러한 결과는 카테터 표면에 칸디다 알비칸스(candida albicans)의 접착력, 집락화 및 생물막 형성을 나타냈습니다. 표피의 증식과 피부 표본의 염증 세포 침투는 CRI 관련 피부의 조직 병리학적 변화를 나타냈다. 요약하자면, 마우스 CRI 모델이 성공적으로 설정되었습니다. 이 모델은 칸디다 알비칸스(candida albicans)와 관련된 CRI에 대한 치료 관리의 연구 및 개발에 도움이 될 것으로 기대된다.
Introduction
최근 몇 년 동안 생물 의학 재료의 개발 및 적용으로 임플란트 관련 감염이 어려운 임상 문제로 부상하고 있습니다 1,2. 클리닉에서 의료용 카테터가 광범위하게 적용됨에 따라 관련 감염 및 사망 건수는 매년 엄청납니다 3,4. 카테터 관련 감염(CRI)의 일반적인 감염 경로는 다음과 같습니다: (1) 피부 표면의 병원체가 체내로 침투하여 카테터의 외부 표면에 부착됩니다 5,6,7; (2) 부적절한 무균 수술 유래 병원균이 카테터에 침입, 부착 및 식민지화됩니다. (3) 혈액 순환의 병원체가 카테터에 부착되어 서식합니다. (4) 병원성 미생물에 오염된 약물.
칸디다균은 CRI 8,9의 세 번째로 흔한 원인입니다. 임플란트 표면에 생물막이 형성된 후 혈류 감염 및 기타 생명을 위협하는 침습성 칸디다증을 유발할 가능성이 매우 높습니다. 예후가 나쁘고 사망률이 높다2. 생물막은 중심 정맥 삽입 후 2 주 이내에 카테터 표면에 형성되고 몇 주 후에 카테터의 내강에 형성된다고보고되었습니다10,11.
의료용 카테터에 형성된 칸디다 알비칸스(C. albicans) 생물막은 효모, 기질 및 균사체12,13으로 구성된 이중층 네트워크를 나타냅니다. C. albicans biofilms의 대형은 약물 내성 및 면역 회피13의 열쇠일 뿐만 아니라 더 많은 혈액 감염 2,12로 이어지고 더 심각하고 심지어 생명을 위협하는 결과를 초래하는 확산된 포자를 생성하는 데 필수적입니다. C. albicans-associated CRI는 임상적 진균 혈류 감염의 주요 원인이며7,14, 중심 정맥 카테터에 C. albicans 감염 환자의 40% 이상이 균혈증으로 발전한다15.
미국 전염병 학회(Infectious Disease Society of America)에 따르면, 칸디다 CRI의 권장 치료법은 다음과 같습니다: (1) 감염된 카테터 제거; (2) 환자에게 14일간의 전신 항진균 요법실시 8; (3) 새로운 카테터 재이식4. 그러나 임상 적용에서는 카테터를 완전히 제거할 수 없는 경우가 있습니다. 일부 환자는 전신 항생제와 항균 잠금 요법으로만 치료할 수 있으며, 강한 부작용이 동반된다16,17.
구인두 칸디다증 모델, 질 칸디다증 모델 및 칸디다증에 의한 침습성 전신 감염 모델과 같은 C. albicans의 기존 동물 모델은 임상 CRI와 잘 상관될 수 없습니다18,19. 따라서 본 연구에서는 마우스에서 C. albicans 관련 CRI 모델을 확립했습니다. 임상적으로 일반적으로 사용되는 폴리에틸렌 카테터를 피하 임플란트로 사용하였고20,21 C. albicans를 피부 표면에 접종하여 C. albicans가 의료용 카테터에 부착되고 생물막이 형성되는 것을 시뮬레이션하였다.
이 모델은 다양한 치료제의 항생물막 효과를 스크리닝하기 위해 우리 실험실에서 성공적으로 사용되었습니다22. 또한, 카테터 감염 후 C. 알비칸의 지연 검출로 인해, 이식된 카테터에서 C. 알비칸의 콜로니 및 생물막의 직관적인 관찰을 용이하게 하기 위해 향상된 녹색 형광 단백질(EGFP)을 함유하는 C. 알비칸스 균주를 구축하고 마우스에 접종했습니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
CRI는 임상 실습에서 가장 흔한 병원 감염 중 하나이다23. 표피, 피지선 및 모낭과 같은 피부 부속지의 병원균은 모두 CRI23,24의 가능한 원인입니다. 칸디다균은 CRI를 유발하는 세 번째로 큰 병원체이며, 칸디다 알비칸스(Candida albicans)는 생물막 감염의 가장 흔한 유형이었습니다25,26</su…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
산시성 자연과학재단(보조금 번호 2021SF-118)과 중국 국립자연과학재단(보조금 번호 81973409, 82204631)의 재정적 지원에 감사드립니다.
Materials
| 0.5 Mactutrius turbidibris | Shanghai Lujing Technology Co., Ltd | 5106063 | |
| 2.5% glutaraldehyde fixative solution | Xingzhi Biotechnology Co., Ltd | DF015 | |
| 4 °C refrigerator | Electrolux (China) Electric Co., Ltd | ESE6539TA | |
| Agar | Beijing Aoboxing Bio-tech Co., Ltd | 01-023 | |
| Analytical balances | Shimadzu | ATX124 | |
| Autoclaves Sterilizer | SANYO | MLS-3750 | |
| Butanol | Tianjin Chemio Reagent Co., Ltd | 200-889-7 | |
| Carbenicillin | Amresco | C0885 | |
| Eclipse Ci Nikon upright optical microscope | Nikon | Eclipse Ts2-FL | |
| Glucose | Macklin | D823520 | |
| Inoculation ring | Thermo Scientific | 251586 | |
| Isoflurane | RWD | 20210103 | |
| Paraformaldehyde | Beyotime Biotechnology | P0099 | |
| PAS dye kit | Servicebio | G1285 | |
| Peptone | Beijing Aoboxing Bio-tech Co., Ltd | 01-001 | |
| Polyethylene catheter | Shining Plastic Mall | PE100 | |
| RWD R550 multi-channel small animal anesthesia machine | RWD | R550 | |
| SEM | Hitachi | TM-1000 | |
| Temperature incubator | Shanghai Zhichu Instrument Co., Ltd | ZQTY-50N | |
| Ultrapure water water generator | Heal Force | NW20VF | |
| Ultrasound machine | Do-Chrom | DS10260D | |
| Xylene | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd | 10023428 | |
| Yeast extract | Thermo Scientific Oxoid | LP0021B |
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