生物発光イメージングを使用した多剤耐性アシネトバクターバウマニバーン感染症のための抗菌ブルーライトセラピーのインビボでの調査に
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
感染症は、罹患率と死亡率の重要な原因であり続けて焼きます。多剤耐性（MDR）細菌の増加出現は、従来の抗生物質治療の頻繁な故障につながっています。代替治療薬が緊急MDR細菌に取り組むために必要とされています。
革新的な非抗生物質のアプローチは、抗菌青色光（ABL）は、MDR感染に対する有望な効果を示しました。 ABLの作用のメカニズムはまだよく理解されていません。一般的に（ 例えば 、鉄を含まポルフィリン、フラビンなど ） が順番に光化学プロセスを経て、細胞傷害性活性酸素種（ROS）を生成ABLによって励起されて自然に細菌における内因性光増感発色団を発生すると仮定されています。
別の光系抗菌アプローチとは異なり、抗菌光線力学療法（APDT）は、ABLの治療は、外因性photosensitizの関与を必要としませんえー。それを有効にする必要があるすべては、青色光の照射です。そのため、それが簡単で安価です。 ABL受容体は、細菌における内因性細胞増感ではなく、DNAです。したがって、ABLは、直接宿主細胞におけるDNA損傷を引き起こす紫外線C（UVC）照射、より宿主細胞にはるかに少ない遺伝毒性であると考えられています。
本稿では、火傷のマウスモデルにおけるMDR アシネトバクターバウマニ感染症のためのABL療法の有効性を評価するためのプロトコルを提示します。設計生物発光菌株を使用することにより、我々は、非侵襲的に生きている動物で、リアルタイムでの感染の程度をモニターすることができました。この技術はまた、動物における感染の空間分布を監視するための有効なツールです。
Introduction
頻繁にあるため、皮膚熱傷の報告されたバーン感染は、罹患率と死亡率1の重要な原因であり続けます。火傷感染症の管理はさらにによる抗生物質の大規模な使用に多剤耐性（MDR）菌株2の増加出現によって侵害されています。一つの重要なMDRグラム陰性菌の最近の戦いの傷と関連することが知られており、ほぼすべての利用可能な抗生物質に耐性3ですアシネトバクターバウマニ 、です。負傷病巣におけるバイオフィルムの存在は5,4が報告されており、持続感染8,9を引き起こし、抗生物質および宿主防御6,7に対する耐性を悪化させると考えられています。したがって、pressinがありますグラム代替治療の開発のために必要。 抗生物質耐性菌と闘うための最近発表された国家戦略では、抗生物質に代わる治療法の開発は、米国10の政府によるアクションとして注目されています。
光系抗菌アプローチ、名前によって示されるように、または他の薬剤なしで光照射を必要とします。これらのアプローチは、抗菌光線力学療法（APDT）、紫外線C（UVC）照射、および抗菌青色光（ABL）が挙げられます。以前の研究では、彼らはMDR菌株11、12、13を殺すに有望な有効性を示しています。 3つの光ベースのアプローチの中で、ABLは、光増感剤14を使用せずにその固有の抗菌特性により近年注目を高め集めています。比較例でAPDT光と光増感剤の組み合わせを必要とするAPDTにISON、ABLのみ、光の使用を含みます。したがって、ABLは、簡単で14安価です。 UVCと比較して、ABLは、はるかに少ない細胞毒性および細胞15をホストする遺伝毒性であると考えられています。
このプロトコルの目的は、マウスモデルにおいて、MDRのA.のバウマニによって引き起こされる熱傷感染症の治療のためのABLの有効性を検討することです。私たちは、リアルタイムで細菌負荷の非侵襲的な監視を可能火傷感染症の新しいマウスモデルを開発するために生物発光病原性細菌を使用しています。体液/組織サンプリング及びその後のメッキ及びコロニーが16カウントの従来の方法に比べて、この技術は、正確な結果を提供します。組織サンプリングのプロセスは、実験誤差の別のソースをもたらす可能性があります。細菌の発光強度はcorresに直線的に比例するので、細菌CFU 17滞水、我々が直接光照射の特定の投与後の細菌の生存率を測定することができます。リアルタイムで光治療を受けて生きている動物に細菌負荷を監視することにより、細菌殺害の動態は、マウスの大幅に削減された数を使用して特徴付けることができます。
Protocol
Representative Results
Discussion
ABLは、感染症を治療するための新規な方法です。その作用機序は、化学療法とは全く異なっているので、それは理学療法の詳細です。抗菌効果を媒介する薬剤は、青色光照射（400から470 nm）です。青色LEDの開発により、我々は、MDR感染症のための効果的かつシンプルな光系抗菌アプローチへのアクセスを得ました。
このプロトコルでは、我々は、MDR、 のA.バウマニ</e…
Divulgazioni
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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