تحريض المستعمرات الصغيرة في المبيضات عن طريق العلاج الضوئي الديناميكي بوساطة روز البنغال
Summary
لم يتم استكشاف أهمية المستعمرات الصغيرة في المبيضات spp. مقاومة الأدوية بشكل كامل. يقدم العلاج الضوئي الديناميكي المضاد للميكروبات (aPDT) استراتيجية واعدة ضد الالتهابات الفطرية المقاومة للأدوية. توضح هذه الدراسة أن aPDT بوساطة البنغال الوردية يعطل بشكل فعال المبيضات glabrata ويحفز المستعمرات الصغيرة ، مما يقدم إجراء فريدا.
Abstract
في مواجهة معدل وفيات بنسبة 40٪ في مرضى المبيضات ، لا تزال المبيضات المقاومة للأدوية ومحورها الصغير تمثل تحديا علاجيا كبيرا. يستهدف العلاج الضوئي الديناميكي المضاد للميكروبات (aPDT) هياكل فطرية متعددة ، على عكس المضادات الحيوية / مضادات الفطريات ، مما قد يحبط المقاومة. تعتمد الطرق التقليدية لتحفيز المستعمرات الصغيرة على بروميد الإيثيديوم أو الفلوكونازول ، مما قد يؤثر على قابلية الدواء واستجابات الإجهاد. بحثت هذه الدراسة في تطبيق الضوء الأخضر (ذروة 520 نانومتر) وحساس ضوئي لورد البنغال (RB) لمكافحة عزل المبيضات غلابراتا المقاوم للأدوية. كشفت النتائج أن علاج aPDT يثبط بشكل كبير نمو الخلايا (انخفاض بنسبة ≥ 99.9٪) ويحفز بشكل فعال تكوين مستعمرة صغيرة ، كما يتضح من انخفاض حجم وفقدان تلطيخ مؤشر الأكسدة والاختزال في الميتوكوندريا. تقدم هذه الدراسة دليلا أوليا على أن aPDT يمكن أن يحفز المستعمرات الصغيرة في سلالة C. glabrata المقاومة للأدوية المتعددة في المختبر ، مما يوفر نهجا تحويليا محتملا لمكافحة الالتهابات الفطرية المقاومة.
Introduction
تشكل الالتهابات الفطرية ، خاصة تلك التي تسببها المبيضات البيض والمبيضات جلابراتا المقاومة للأدوية بشكل متزايد ، تهديدا عالميا خطيرا1. يمكن أن تكون هذه العدوى مميتة ، خاصة بالنسبة للمرضى في المستشفى وأولئك الذين يعانون من ضعف في جهاز المناعة. يهدد ارتفاع المقاومة المضادة للفطريات السيطرة على داء المبيضات الغازي ، وهو عدوى فطرية شديدة مع ارتفاع معدل الوفيات ، وخاصة من المبيضات البيض2. تعيق السلالات المقاومة العلاج الفعال ، مما قد يزيد من التعقيد ومعدلات الوفيات. في مقاطعة ألاميدا ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية ، أصبحت C. glabrata أكثر الأنواع الغازية انتشارا3. قد يتأثر هذا التحول في انتشار وتوزيع أنواع المبيضات بممارسات الرعاية الصحية المحلية ، والتركيبة السكانية للمرضى ، واستخدام العوامل المضادة للفطريات ، وانتشار عوامل الخطر لعدوى المبيضات.
تكشف الطفرات الصغيرة في المبيضات ، التي تفتقر إلى الميتوكوندريا الوظيفية ، كيف تؤثر هذه العضية على الاستجابة للأدوية ، والفوعة ، ومقاومة الإجهاد 4,5. تشكل C. glabrata هذه المستعمرات بسهولة ، وتكتسب حساسية تجاه polyenes بينما تفقدها إلى الأزول6. ترتبط حساسية الآزول ووظيفة الجهاز التنفسي ارتباطا وثيقا ، مع انخفاض التنفس مما يؤدي إلى المقاومة عن طريق فقدان الحمض النووي للميتوكوندريا7. تم عزل المستعمرات الصغيرة من C. glabrata مع مقاومة الآزول من عينات البراز البشري من متلقي زرع نخاع العظم الذي يخضع لعلاج الفلوكونازول8 ومن زجاجات مزرعة الدم للمرضى الذين يعانون من التهابات مجرى الدم9. إن آثارها المحتملة في مقاومة الأدوية والفوعة والاستجابة للإجهاد تسلط الضوء على أهميتها السريرية. بالإضافة إلى ذلك ، فإن خصائصها المميزة تجعلها أدوات قيمة للتحقيق في الأسئلة الأساسية في بيولوجيا الميتوكوندريا5. مع استمرار البحث في الطفرات الصغيرة ، من المرجح أن تتوسع تطبيقاتها في كل من البحوث السريرية والأساسية.
اكتشفت هذه الدراسة أن العلاج الضوئي الديناميكي (PDT) يمكن أن يحفز المستعمرات الصغيرة في C. glabrata ، مما يوسع نطاق الطرق إلى ما وراء التقنيات التقليدية لتعريض C. glabrata لبروميد الإيثيديوم أو الفلوكونازول.
Protocol
Representative Results
Discussion
تكشف هذه الدراسة النقاب عن PDT كأول طريقة تم الإبلاغ عنها للحث على تكوين مستعمرة صغيرة في المبيضات ، متجاوزة التأثيرات الثابتة لبروميد الإيثيديوم والفلوكونازول. تتطلب هذه الملاحظة الجديدة مزيدا من الاستكشاف لكشف آثارها على كل من القضاء على الفطريات عن طريق تقليل الفوعة وظهور آليات المقاو…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
تلقى هذا العمل تمويلا من وزارة العلوم والتكنولوجيا ، تايوان [MOST 110-2314-B-006-086-MY3] ، جامعة تشنغ كونغ الوطنية [K111-B094] ، [K111-B095] ، مستشفى جامعة تشنغ كونغ الوطني ، تايوان [NCKUH-11204031] ، [NCKUMCS2022057].
Materials
| 0.22 μm filter | Merck, Taipei, Taiwan | Millex, SLGVR33RS | |
| 1.5 mL microfuge tube | Neptune, San Diego, USA | #3745 | |
| 20% Triphenyltetrazolium chloride (TTC) | Sigma-Aldrich, MO, USA | T8877 | |
| 5 mL polypropylene round bottom tube | Corning, AZ, USA | 352059 | |
| 5 mL round-bottom tube with cell strainer cap | Corning, AZ, USA | Falcon, #352235 | |
| 96-well plate | Alpha plus, Taoyuan Hsien, Taiwan | #16196 | |
| Agar | BRS, Tainan, Taiwan | AG012 | |
| Blank disk | Advantec, Tokyo, Japan | 49005040 | |
| Centrifuge | Eppendorf, UK | 5415R | |
| Ethidium bromide solution | Sigma-Aldrich, MO, USA | E1510 | |
| Fluconazole, 2 mg/mL | Pfizer, NY, USA | BC18790248 | |
| GraphPad Prism | GraphPad Software | Version 7.0 | |
| Green light emitting diode (LED) strip | Nanyi electronics Co.,Ltd, Tainan, Taiwan | 5050 | Excitation wave: 500~550 nm |
| Low Temperature. shake Incubators | Yihder, Taipei, Taiwan | LM-570D (R) | |
| Mouth care cotton swabs | Good Verita Enterprise, Taipei, Taiwan | 161357 | |
| Muller Hinton II agar | BD biosciences, California, USA | 211438 | |
| Multimode microplate reader | Molecular Devices | SpectraMax i3x | |
| OD600 spectrophotometer | Biochrom, London, UK | Ultrospec 10 | |
| Rose Bengal | Sigma-Aldrich, USA | 330000 | stock concentration 40 mg/mL = 4%, prepare in PBS, stored at 4 °C |
| Sterilized glass tube | Sunmei, Tainan, Taiwan | AK45048-16100 | |
| Yeast Extract Peptone Dextrose Medium | HIMEDIA, India | M1363 |
References
- Soriano, A., et al. Invasive candidiasis: current clinical challenges and unmet needs in adult populations. J Antimicrob Chemother. 78 (7), 1569-1585 (2023).
- Pappas, P. G., Lionakis, M. S., Arendrup, M. C., Ostrosky-Zeichner, L., Kullberg, B. J. Invasive candidiasis. Nat Rev Dis Primers. 4, 18026 (2018).
- Meyahnwi, D., Siraw, B. B., Reingold, A. Epidemiologic features, clinical characteristics, and predictors of mortality in patients with candidemia in Alameda County, California; a 2017-2020 retrospective analysis. BMC Infect Dis. 22 (1), 843 (2022).
- Whittaker, P. A. The petite mutation in yeast. Subcell Biochem. 6, 175-232 (1979).
- Hatab, M. A., Whittaker, P. A. Isolation and characterization of respiration-deficient mutants from the pathogenic yeast Candida albicans. Antonie Van Leeuwenhoek. 61 (3), 207-219 (1992).
- Defontaine, A., et al. In-vitro resistance to azoles associated with mitochondrial DNA deficiency in Candida glabrata. J Med Microbiol. 48 (7), 663-670 (1999).
- Brun, S., et al. Relationships between respiration and susceptibility to azole antifungals in Candida glabrata. Antimicrob Agents Chemother. 47 (3), 847-853 (2003).
- Bouchara, J. P., et al. In-vivo selection of an azole-resistant petite mutant of Candida glabrata. J Med Microbiol. 49 (11), 977-984 (2000).
- Badrane, H., et al. Genotypic diversity and unrecognized antifungal resistance among populations of Candida glabrata from positive blood cultures. Nat Commun. 14 (1), 5918 (2023).
- Shantal, C. -. J. N., Juan, C. -. C., Lizbeth, B. -. U. S., Carlos, H. -. G. J., Estela, G. -. P. B. Candida glabrata is a successful pathogen: An artist manipulating the immune response. Microbiol Res. 260, 127038 (2022).
- Gamarra, S., Mancilla, E., Dudiuk, C., Garcia-Effron, G. Candida dubliniensis and Candida albicans differentiation by colony morphotype in Sabouraud-triphenyltetrazolium agar. Rev Iberoam Micol. 32 (2), 126-128 (2015).
- Hung, J. H., et al. Rose bengal-mediated photodynamic therapy to inhibit Candida albicans. J Vis Exp. (181), e63558 (2022).
- Cardoso, D. R., Franco, D. W., Olsen, K., Andersen, M. L., Skibsted, L. H. Reactivity of bovine whey proteins, peptides, and amino acids toward triplet riboflavin as studied by laser flash photolysis. J Agric Food Chem. 52 (21), 6602-6606 (2004).
- Hall, R. M., Trembath, M. K., Linnane, A. W., Wheelis, L., Criddle, R. S. Factors affecting petite induction and the recovery of respiratory competence in yeast cells exposed to ethidium bromide. Mol Gen Genet. 144 (3), 253-262 (1976).
- Chen, X. J., Clark-Walker, G. D. The petite mutation in yeasts: 50 years on. Int Rev Cytol. 194, 197-238 (2000).
- Piskur, J. Inheritance of the yeast mitochondrial genome. Plasmid. 31 (3), 229-241 (1994).
- Wong, T. W., Wang, Y. Y., Sheu, H. M., Chuang, Y. C. Bactericidal effects of toluidine blue-mediated photodynamic action on Vibrio vulnificus. Antimicrob Agents Chemother. 49 (3), 895-902 (2005).
- Wong, T. W., et al. Indocyanine green-mediated photodynamic therapy reduces methicillin-resistant Staphylococcus aureus drug resistance. J Clin Med. 8 (3), 411 (2019).
- Warrier, A., Mazumder, N., Prabhu, S., Satyamoorthy, K., Murali, T. S. Photodynamic therapy to control microbial biofilms. Photodiagnosis Photodyn Ther. 33, 102090 (2021).
- Hung, J. H., et al. Recent advances in photodynamic therapy against fungal keratitis. Pharmaceutics. 13 (12), 2011 (2021).
