Protocolo para Caracterizar as Alterações Morfológicas<em> Clostridium difficile</em> Em resposta ao tratamento antibiótico

Summary

Antibiotic efficacy is most commonly determined by conducting killing kinetic studies and measuring colony forming units (CFUs). By integrating scanning electron microscopy (SEM) with these standard methods, we can distinguish the pharmacological effects of treatment between different antibiotics.

Abstract

A avaliação da ação antibiótica com o desenvolvimento de novos fármacos voltados para as bactérias anaeróbias é difícil e tecnicamente exigente. Para se ter uma ideia do possível MOA, as alterações morfológicas associadas à exposição aos antibióticos podem ser visualizadas utilizando microscopia electrónica de varrimento (SEM). Integrar a imagem de SEM com as curvas tradicionais de morte pode melhorar nossa visão sobre a ação da droga e avançar no processo de desenvolvimento da droga. Para testar esta premissa, as curvas de morte e os estudos de SEM foram conduzidos utilizando fármacos com MOA conhecidos mas diferentes (vancomicina e metronidazol). As células de C. difficile (R20291) foram cultivadas com ou sem a presença de antibiótico até 48 h. Ao longo do intervalo de 48 h, as células foram recolhidas em múltiplos pontos de tempo para determinar a eficácia de antibióticos e para imagens no SEM. De acordo com os relatórios anteriores, a vancomicina eo metronidazol apresentaram uma actividade bactericida significativa após 24 h de tratamento, tal como medido pela unidade de formação de colónias (UFC)Ting Usando a imagem SEM, determinou-se que o metronidazol teve efeitos significativos sobre o comprimento celular (> 50% de redução no comprimento celular para cada antibiótico, P <0,05) em comparação com os controles e vancomicina. Embora a resposta fenotípica ao tratamento com fármaco não tenha sido previamente documentada desta forma, são consistentes com o MOA do fármaco demonstrando a versatilidade e fiabilidade da imagem e medições e a aplicação desta técnica para outros compostos experimentais.

Introduction

Clostridium difficile é uma bactéria gram-positiva, formadora de esporos, causando cerca de 500.000 infecções anualmente nos EUA e é considerada um patógeno urgente de ameaça pelos Centros de Controle e Prevenção de Doenças (CDC), o maior nível de risco. A década passada tem visto um desenvolvimento considerável de fármacos em antimicrobianos com atividade contra C. difficile . ^{2 , 3} Os estudos in vitro são um componente necessário do processo de desenvolvimento do fármaco. ⁴ Tradicionalmente, estudos de susceptibilidade in vitro e morte são usados ​​para validar futuros estudos animais e outros in vivo .

Embora estes métodos desempenhem um papel importante na avaliação da acção de morte, não capturam a resposta fenotípica das células ao tratamento farmacológico. Ao incorporar microscopia eletrônica de varredura (MEV) comD matando estudos cinéticos, uma caracterização mais completa dos efeitos diretos do antibiótico é possível. ^{5 , 6 , 7} Aqui, apresentamos um método em que o SEM é utilizado como um meio para perfilar a eficácia do tratamento antibiótico.

Protocol

1. Isolamento de C. difficile a partir de diferentes fontes ambientais ou clínicas Isolados ambientais: Utilizando um indicador de algodão pré-esterilizado (ligeiramente molhado com NaCl a 0,85%), limpe a superfície de qualquer área de interesse (chão, porta, pega, prateleira, etc. ). 8 Certifique-se de usar luvas estéreis e coloque o cotonete em um tubo esterilizado após concluído. Isolados clínicos (fezes): Placa de 10 a 100 mg de amostras clíni…

Representative Results

Clostridium difficile é uma bactéria formadora de esporos e, portanto, é essencial para determinar as diferenças morfológicas entre células vegetativas e esporos antes de qualquer análise funcional. A Figura 1 demonstra imagens representativas de células vegetativas que foram capturadas durante a fase exponencial da curva de crescimento e células de esporos. Conforme ilustrado, as células vegetativas são longas, lisas, em forma de haste estru…

Discussion

O objetivo do presente estudo foi criar um método de alto rendimento para isolar C. difficile e testar a susceptibilidade aos antibióticos usando microscopia eletrônica de varredura (MEV) como meio para uma caracterização mais completa da ação farmacológica do antibiótico. Usando os protocolos aqui delineados, demonstrámos que imaginar a resposta fenotípica da célula ao tratamento com antibióticos pode revelar uma visão da acção farmacológica do fármaco. No total, a porção de imagem deste pr…

Materials

cotton gauze	Caring	PRM21408C
NaCl	Macron	7532
50mL tubes	Falcon	352098
Brain Heart Infusion (BHI)	Criterion	C5141
L-cysteine	Alfa Aesar	A10389
yeast extract	Criterion	C741
sodium taurocholate	Alfa Aesar	A18346
anaerobic chamber	Coy		vinyl anaerobic chamber
cycloserinecefoxitin fructose agar (CCFA) plates	Anaerobe systems	AS-213
blood agar plates	Hardy diagnostics	A-10
latex agglutination reagent	Oxoid	DR1107A	C. diff test kit
microcentrifuge tubes	Eppendorf	222363204
PBS	Gibco	10010-031
4% paraformaldehyde	Fisher Scientific	50-259-98
microscope slides	J. Melvin freed brand	7525M	75x25mm
flow hood	Labconco	Class II type A2	biosafety cabinet
desk sputtering machine	Denton Vacuum	Desk II
tape	Plastic Core	05072-AB	SPI Double Sided Adhesive Carbon Tape
gold	Denton Vacuum	TAR001-0158	2.375” Diameter x .002” Thick Gold foil
scanning electron microscope	FEI	XL-30