فحص كمية "من قابلية المضادات الحيوية" النيسرية البنية التجارية استخدام ATP "باستخدام المجاميع فحوصات" و "تلطيخ" لايف/الميت
Summary
الإنزيم ATP قياس بسيط ويعيش/الميت تلطيخ الأسلوب استخدمت لتحديد ووضع تصور لبقاء النيسرية البنية بعد العلاج مع سيفترياكسون. هذا البروتوكول يمكن أن تمتد إلى دراسة آثار مضادات الميكروبات أي المضادات الحيوية ويمكن استخدامها لتعريف الحد الأدنى المثبطة تركيز المضادات الحيوية في الأغشية الحيوية البكتيرية.
Abstract
ظهور مقاومة للمضادات الحيوية النيسرية البنية (GC) تهديدا لصحة في جميع أنحاء العالم ويسلط الضوء على الحاجة إلى تحديد الأفراد الذين يمتنعون عن العلاج. تسبب هذه البكتيريا سلبية الغرام السيلان حصرا في البشر. خلال العدوى، أنها قادرة على مجاميع النموذج و/أو الأغشية الحيوية. اختبار تركيز الحد الأدنى المثبطة (MIC) يستخدم لتحديد قابلية للمضادات الحيوية وتحديد العلاج المناسب. ومع ذلك، إليه المجراة في استئصال وعلاقتها بالنتائج المختبرية غير معروفة. وقد وضعت أسلوب الذي يدرس كيفية تجميع GC يؤثر على قابلية المضادات الحيوية ويبين العلاقة بين المساحة الإجمالية وقابلية المضادات الحيوية. عندما GC إجمالاً، فأكثر مقاومة للمضادات الحيوية من القتل، مع البكتيريا في الوسط الباقين على قيد الحياة سيفترياكسون معاملة أفضل من تلك الموجودة في المحيط. وتشير البيانات إلى أن تجميع البنية أ. يمكن أن تقلل من قابليتها سيفترياكسون، الذي ينعكس في عدم استخدام أساليب أجار القياسية المستندة إلى لوحة هيئة التصنيع العسكري. تسمح الطريقة المستخدمة في هذه الدراسة الباحثين لاختبار قابلية البكتيرية في ظل الظروف ذات الصلة سريرياً.
Introduction
مرض السيلان مشترك تنتقل العدوى (STI)1. النيسرية البنية (GC)، بكتيريا سلبية الغرام ديبلوكوككال، هو المسبّب لهذا المرض. يمكن أن ينتج أعراض العدوى التناسلية الألم أثناء التبول والأم الأعضاء التناسلية المعمم واحليلي التفريغ. العدوى في كثير من الأحيان أعراض2،3،،من45، وهذا يسمح لاستعمار الموسعة. هذه الإصابات غير المعالجة مصدر قلق رئيسيا لصحة، كما لديهم إمكانات لتسهيل انتقال الكائن الحي، وهذا يمكن أن يؤدي إلى مضاعفات مثل مرض التهاب الحوض (PID) ونشر العدوى بالمكورات البنية (DGI)6. مرض السيلان مقاومة للمضادات الحيوية هو أزمة صحية عامة رئيسية وزيادة أعباء الاقتصادية والاجتماعية7. وادي انخفاض قابلية السيفالوسبورينات تغيير نظام العلاج من المضادات الحيوية واحد العلاج المزدوج، الذي يجمع بين الدوكسيسيكلين أو الأزيتروميسين مع سيفترياكسون8. عدم زيادة سيفترياكسون والازيتروميسين9،10، بالاقتران مع أعراض العدوى، ويسلط الضوء على الحاجة إلى فهم حالات فشل معالجة مرض السيلان.
اختبار تركيز الحد الأدنى المثبطة (MIC)، بما في ذلك أجار تمييع والقرص الاختبارات نشرها، قد استخدمت كمعيار اختبار طبي لتحديد المقاومة للمضادات الحيوية. بيد أنه من غير الواضح إذا كان اختبار هيئة التصنيع العسكري ويعكس البكتيرية المقاومة للمضادات الحيوية المجراة. تكوين الأغشية الحيوية البكتيرية يسهم في بقاء البكتيريا حضور جراثيم تركيزات المضادات الحيوية: اختبار هيئة التصنيع العسكري غير قادر على الكشف عن هذا الأثر11. لأنه يمكن أن تشكل GC الأغشية الحيوية على الأسطح المخاطية12، نحن افترض أن المضادات الحيوية حساسية ضمن المجاميع ستكون مختلفة عن التي ينظر إليها في GC الفردية. بالإضافة إلى ذلك، وقد أظهرت الدراسات أن المرحلة ثلاث جزيئات السطح المتغير، بيلي، المرتبطة بالتعتيم البروتين (أوبا) وليبوليجوساكتشاريديس (لوس)، التي تنظم التفاعلات بين البكتيريا، يؤدي إلى مجاميع مختلفة الحجم13، 14 , 15-لم تنظر بمساهمة من هذه المكونات إلى مقاومة المضادات الحيوية نظراً لعدم وجود الأساليب المناسبة.
حاليا، هناك عدة طرق لقياس القضاء على بيوفيلم. الأسلوب الكمي الأكثر استخداماً بقياس التغيرات في الكتلة الحيوية باستخدام الكريستال البنفسجي تلطيخ16. ومع ذلك، يتطلب الأسلوب التلاعب التجريبية الهامة، التي يمكن أن تولد يحتمل أن تكون الأخطاء في تكرار تجربة17. يعيش الميت المصبوغة الطريقة المستخدمة هنا يسمح التصور البكتيريا الحية والميتة وتوزيعها داخل بيوفيلم. ومع ذلك، يمكن أن تشكل هيكل بيوفيلم كحاجز مادي يقلل من اختراق الصبغة. ولذلك، لتحديد البكتيريا يعيش الميت ضمن مجموعة، تلطيخ يقتصر على الأغشية الحيوية الصغيرة أو السلائف-ميكروكولونيس أو المجموعات. الأساليب الأخرى، بما في ذلك أجار القرص وتمييع نشر الاختبارات، ليست قادرة على قياس آثار التجميع. دراسة قابلية GC داخل التجميع بعد التعرض للمضادات الحيوية، طريقة مثالية تحتاج إلى أن يكون كل تحليل كمي التي يمكن قياس تعيش البكتيريا وتصور توزيعها.
يجمع بين الإجراء الموضح هنا قياس استخدام ATP والعيش/ميت تلطيخ الاعتداء على الكمية وبصريا دراسة قابلية GC ضمن المجاميع حضور المضادات الحيوية.
Protocol
Representative Results
Discussion
يمكن أن تشكل البكتيريا الأغشية الحيوية أثناء الإصابة بجسم الإنسان. اختبار هيئة التصنيع العسكري التقليدي قد لا تعكس تركيز اللازمة للقضاء على البكتيريا في بيوفيلم. لاختبار تأثيرات مضادات الميكروبات في بيوفيلم، يمكن أن تكون أساليب تستند بيوفيلم الكتلة الأحيائية، فضلا عن تصفيح كفوس خاطئة ب…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وأيد هذا العمل منحة من “المعهد الوطني للصحة” D.C.S. وكان AI123340. لام-C.W.، وشوبان، ميلان، وتم دعم E.N. في جزء/المشاركة في برنامج “السنة الأولى الابتكار البحوث تجربة” الممول من جامعة ميريلاند. وكان الممولين أي دور في قرار دراسة التصميم وجمع البيانات، والتحليل، ونشر، أو إعداد المخطوطة. ونعترف “كبمج الخفة التصوير الأساسية” لجميع تجارب الفحص المجهري.
Materials
| 100x Kellogg's supplement | |||
| Agar | United States Biological | A0930 | |
| BacTiter Assay | Promega | G8232 | |
| Ceftriaxone | TCI | C2226 | |
| Difco GC medium base | BD | 228950 | |
| Ferric nitrate, nonahydrate | Sigma-Aldrich | 254223-10G | |
| Glucose | Thermo Fisher Scientific | BP350-1 | |
| L-glutamine Crystalline Powder | Fisher Scientific | BP379-100 | |
| BacLight live/dead staining | Invitrogen | L7012 | |
| MS11 Neisseria gonorrhoeae strain | kindly provided by Dr. Herman Schneider, Walter Reed Army Institute for Research | ||
| Potassium phosphate dibasic (K2HPO4) | Fisher Scientific | P290-500 | |
| Potassium phosphate monobasic (KH2PO4) | Fisher Scientific | BP329-1 | |
| Proteose Peptone | BD Biosciences | 211693 | |
| Sodium chloride (NaCl) | Fisher Scientific | S671-10 | |
| Soluble Starch | Sigma-Aldrich | S9765 | |
| Thiamine pyrophosphate | Sigma-Aldrich | C8754-5G | |
| Equipment | |||
| Petri Dishes | VWR | 25384-302 | |
| 8-well coverslip-bottom chamber | Thermo Fisher Scientific | 155411 | |
| 96-well tissue culture plates | Corning, Falcon | 3370 | |
| Biosafety Cabinet (NU-425-600 Class II, A2 Laminar Flow Biohazard Hood) | Nuaire | 32776 | |
| CO2 Incubator | Fisher Scientific | Model 3530 | |
| Confocal microscope equipped with live imaging chamber | Leica | SP5X | |
| Corning 96 Well Black Polystyrene Microplate | Corning | 3904 | |
| Glomax Illuminator | Promega | E6521 | |
| Pipette tips (0.1-10 µL) | Thermo Fisher Scientific | 02-717-133 | |
| Pipette tips (1000 µL) | VWR | 83007-382 | |
| Pipette tips (200 µL) | VWR | 53509-007 | |
| Spectrophotometer Ultrospec 2000 UV | Pharmacia Biotech | 80-2106-00 | |
| Sterile 15 ml conical tubes | VWR | 21008-216 | |
| Sterile Microcentrifuge Tubes (1.7 mL) | Sorenson BioScience | 16070 | |
| Sterile polyester-tipped applicators | Fisher Scientific | 23-400-122 | |
| Sonicator | Kontes | Equivelent to 9110001 |
References
- den Heijer, C. D., et al. A comprehensive overview of urogenital, anorectal and oropharyngeal Neisseria gonorrhoeae testing and diagnoses among different STI care providers: a cross-sectional study. BMC Infectious Diseases. 17 (1), (2017).
- Hein, K., Marks, A., Cohen, M. I. Asymptomatic gonorrhea: prevalence in a population of urban adolescents. The Journal of Pediatrics. 90 (4), 634-635 (1977).
- Hananta, I. P., et al. Gonorrhea in Indonesia: High Prevalence of Asymptomatic Urogenital Gonorrhea but No Circulating Extended Spectrum Cephalosporins-Resistant Neisseria gonorrhoeae Strains in Jakarta, Yogyakarta, and Denpasar, Indonesia. Sexually Transmitted Diseases. 43 (10), 608-616 (2016).
- Chlamydia, W. H. O. Chlamydia trachomatis, Neisseria gonorrhoeae, syphilis and Trichomonas vaginalis. Methods and results used by WHO to generate 2005 estimates. World Health Organisation, 2011. Prevalence and incidence of selected sexually transmitted infections. World Health Organisation. , (2011).
- Mayor, M. T., Roett, M. A., Uduhiri, K. A. Diagnosis and management of gonococcal infections. American Family Physician. 86 (10), 931-938 (2012).
- Alirol, E., et al. Multidrug-resistant gonorrhea: A research and development roadmap to discover new medicines. PLOS Medicine. 14 (7), (2017).
- Workowski, K. A., Bolan, G. A. Sexually transmitted diseases treatment guidelines, 2015. MMWR Recommendations and Reports. 64, 1-137 (2015).
- Lahra, M. M., et al. Cooperative Recognition of Internationally Disseminated Ceftriaxone-Resistant Neisseria gonorrhoeae Strain. Emerging Infectious Diseases. 24 (4), (2018).
- Wi, T., et al. Antimicrobial resistance in Neisseria gonorrhoeae: Global surveillance and a call for international collaborative action. PLOS Medicine. 14 (7), 1002344 (2017).
- Singh, S., Singh, S. K., Chowdhury, I., Singh, R. Understanding the Mechanism of Bacterial Biofilms Resistance to Antimicrobial Agents. Open Microbiology Journal. 11, 53-62 (2017).
- Greiner, L. L., et al. Biofilm Formation by Neisseria gonorrhoeae. Infection and Immunity. 73 (4), 1964-1970 (2005).
- Zollner, R., Oldewurtel, E. R., Kouzel, N., Maier, B. Phase and antigenic variation govern competition dynamics through positioning in bacterial colonies. Scientific Reports. 7 (1), (2017).
- Stein, D. C., et al. Expression of Opacity Proteins Interferes with the Transmigration of Neisseria gonorrhoeae. across Polarized Epithelial Cells. PLoS One. 10 (8), 0134342 (2015).
- LeVan, A., et al. Construction and characterization of a derivative of Neisseria gonorrhoeae strain MS11 devoid of all opa genes. Journal of Bacteriology. 194 (23), 6468-6478 (2012).
- Merritt, J. H., Kadouri, D. E., O’Toole, G. A. Growing and analyzing static biofilms. Curr Protoc Microbiol. , (2005).
- Peeters, E., Nelis, H. J., Coenye, T. Comparison of multiple methods for quantification of microbial biofilms grown in microtiter plates. Journal of Microbiological Methods. 72 (2), 157-165 (2008).
- White, L. A., Kellogg, D. S. Neisseria Gonorrhoeae Identification in Direct Smears by a Fluorescent Antibody-Counterstain Method. Journal of Applied Microbiology. 13, 171-174 (1965).
- Swanson, J., Kraus, S. J., Gotschlich, E. C. Studies on gonococcus infection. I. Pili and zones of adhesion: their relation to gonococcal growth patterns. Journal of Experimental Medicine. 134 (4), 886-906 (1971).
- Herten, M., et al. Rapid in Vitro Quantification of S. aureus Biofilms on Vascular Graft Surfaces. Frontiers in Microbiology. 8, 2333 (2017).
- Gracia, E., et al. In vitro development of Staphylococcus aureus biofilms using slime-producing variants and ATP-bioluminescence for automated bacterial quantification. Luminescence. 14 (1), 23-31 (1999).
- Webb, J. S., et al. Cell death in Pseudomonas aeruginosa biofilm development. Journal of Bacteriology. 185 (15), 4585-4592 (2003).
- Jurcisek, J. A., Dickson, A. C., Bruggeman, M. E., Bakaletz, L. O. In vitro biofilm formation in an 8-well chamber slide. Journal of visualized experiments. (47), (2011).
- Wang, L. C., Litwin, M., Sahiholnasab, Z., Song, W., Stein, D. C. Neisseria gonorrhoeae Aggregation Reduces Its Ceftriaxone Susceptibility. Antibiotics (Basel). 7 (2), (2018).
- Lebeaux, D., Ghigo, J. M., Beloin, C. Biofilm-related infections: bridging the gap between clinical management and fundamental aspects of recalcitrance toward antibiotics. Microbiology and Molecular Biology Reviews. 78 (3), 510-543 (2014).
- Hall-Stoodley, L., et al. Towards diagnostic guidelines for biofilm-associated infections. FEMS Immunology and Medical Microbiology. 65 (2), 127-145 (2012).
