نموذج عدوى المبيضات البيض المرتبط بالقسطرة في الماوس
Summary
أنشأنا نموذجا للفأر للعدوى المرتبطة بالقسطرة المرتبطة ب C.albicans (CRI) ، حيث يتشكل الغشاء الحيوي على القسطرة ، ويرتبط التفاعل بين C.albicans والمضيف جيدا مع CRI السريري. يساعد هذا النموذج في فحص العلاجات ل CRI المرتبط بالأغشية الحيوية C.albicans ، مما يضع أساسا للتحول السريري.
Abstract
العدوى المرتبطة بالقسطرة (CRI) هي عدوى شائعة في المستشفيات تسببها المبيضات البيض أثناء زرع القسطرة. عادة ، تتشكل الأغشية الحيوية على السطح الخارجي للقسطرة وتؤدي إلى انتشار العدوى ، والتي تكون قاتلة للمرضى. لا توجد إدارة فعالة للوقاية والعلاج في العيادات. لذلك ، من الملح إنشاء نموذج حيواني ل CRI للفحص قبل السريري للاستراتيجيات الجديدة للوقاية منه وعلاجه. في هذه الدراسة ، تم إدخال قسطرة البولي إيثيلين ، وهي قسطرة طبية مستخدمة على نطاق واسع ، في الجزء الخلفي من الفئران BALB / c بعد إزالة الشعر. المبيضات البيض تم بعد ذلك تلقيح ATCC MYA-2876 (SC5314) الذي يعبر عن بروتين الفلورسنت الأخضر المحسن على سطح الجلد على طول القسطرة. لوحظ مضان شديد على سطح القسطرة تحت مجهر الفلورسنت بعد 3 أيام. تم العثور على الأغشية الحيوية الناضجة والسميكة على سطح القسطرة عن طريق المجهر الإلكتروني الماسح. أشارت هذه النتائج إلى الالتصاق والاستعمار وتكوين الأغشية الحيوية للمبيضات البيضاء على سطح القسطرة. يشير تضخم البشرة وتسلل الخلايا الالتهابية في عينات الجلد إلى التغيرات النسيجية المرضية للجلد المرتبط ب CRI. باختصار ، تم إنشاء نموذج CRI للماوس بنجاح. من المتوقع أن يكون هذا النموذج مفيدا في البحث والتطوير في الإدارة العلاجية للمبيضات البيض المرتبطة ب CRI.
Introduction
في السنوات الأخيرة ، مع تطوير وتطبيق المواد الطبية الحيوية ، تظهر الالتهابات المرتبطة بالزرع كمشاكل سريرية صعبة 1,2. مع التطبيق الواسع للقسطرة الطبية في العيادات ، فإن عدد الإصابات والوفيات ذات الصلة ضخم كل عام 3,4. تشمل طرق العدوى الشائعة للعدوى المرتبطة بالقسطرة (CRI) ما يلي: (1) تتسلل مسببات الأمراض الموجودة على سطح الجلد إلى الجسم وتلتصق بالسطح الخارجي للقسطرة5،6،7 ؛ (2) مسببات الأمراض المشتقة من عملية التعقيم غير الصحيحة تغزو القسطرة وتلتصق بها وتستعمرها ؛ (3) مسببات الأمراض في الدورة الدموية تلتصق وتستعمر على القسطرة ؛ (4) الأدوية الملوثة بالكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض.
المبيضات هي السبب الثالث الأكثر شيوعا ل CRI 8,9. من المحتمل جدا أن يسبب عدوى مجرى الدم وغيرها من داء المبيضات الغازي الذي يهدد الحياة بعد تكوين الأغشية الحيوية على سطح الغرسة. التشخيص ضعيف ، ومعدل الوفيات مرتفع2. يذكر أن الأغشية الحيوية تتشكل على سطح القسطرة في غضون أسبوعين بعد الإدخال الوريدي المركزي وفي تجويف القسطرة بعدبضعة أسابيع 10,11.
تظهر الأغشية الحيوية المبيضات البيضاء (C. albicans) التي تشكلت على القسطرة الطبية شبكة مزدوجة الطبقة تتكون من الخميرة والسدى والفطريات12،13. إن تكوين الأغشية الحيوية لبكتيريا C. albicans ليس فقط مفتاحا لمقاومة الأدوية والتهرب المناعي13 ولكنه حيوي أيضا لإنتاج جراثيم منتشرة ، مما يؤدي إلى مزيد من العدوى الدموية 2,12 ويؤدي إلى عواقب أكثر خطورة وحتى مهددة للحياة. يعد CRI المرتبط ب C. albicans سببا رئيسيا لالتهابات مجرى الدم الفطرية السريرية 7,14 ، وأكثر من 40٪ من المرضى الذين يعانون من عدوى C. albicans في القسطرة الوريدية المركزية سيتطورون إلى تجرثمالدم 15.
وفقا لجمعية الأمراض المعدية الأمريكية ، فإن العلاج الموصى به من المبيضات CRI يشمل (1) إزالة القسطرة المصابة. (2) إخضاع المرضى للعلاج المضاد للفطريات الجهازية لمدة 14 يوما8 ؛ (3) إعادة زرع قسطرة جديدة4. ومع ذلك ، في التطبيقات السريرية ، لا يمكن إزالة القسطرة بالكامل في بعض الأحيان. لا يمكن علاج بعض المرضى إلا بالمضادات الحيوية الجهازية والعلاج بقفل مضاد للميكروبات ، مصحوبا بآثار جانبية قوية16,17.
لا يمكن أن ترتبط النماذج الحيوانية الحالية ل C. albicans ، مثل نموذج داء المبيضات الفموي البلعومي ، ونموذج داء المبيضات المهبلي ، ونموذج العدوى الجهازية الغازية التي يسببها داء المبيضات18،19 بشكل جيد مع CRI السريري. لذلك ، في هذه الدراسة ، تم إنشاء نموذج CRI المرتبط ب C. albicans في الفئران. تم استخدام قسطرة البولي إيثيلين السريرية شائعة الاستخدام كغرسات تحت الجلد20,21 ، وتم تلقيح C. albicans على سطح الجلد لمحاكاة التصاق C. albicans بالقسطرة الطبية وتشكيل الأغشية الحيوية.
تم استخدام هذا النموذج بنجاح في مختبرنا لفحص التأثير المضاد للغشاء الحيوي للعلاجات المختلفة22. بالإضافة إلى ذلك ، بسبب تأخر اكتشاف C. albicans بعد عدوى القسطرة ، تم بناء سلالة C. albicans التي تحتوي على بروتين الفلورسنت الأخضر المعزز (EGFP) وتلقيحها في الفئران لتسهيل المراقبة البديهية للمستعمرات والأغشية الحيوية ل C. albicans على القسطرة المزروعة.
Protocol
Representative Results
Discussion
CRI هي واحدة من أكثر أنواع عدوى المستشفيات شيوعا في الممارسة السريرية23. مسببات الأمراض في الزوائد الجلدية ، مثل البشرة والغدد الدهنية وبصيلات الشعر ، كلها أسباب محتملة ل CRI23,24. المبيضات هي ثالث أكبر مسببات الأمراض التي تسبب CRI ، حيث كانت ال…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
نحن ممتنون للدعم المالي المقدم من مؤسسة العلوم الطبيعية بمقاطعة شنشي (رقم المنحة 2021SF-118) والمؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (أرقام المنح 81973409 82204631).
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 |
References
- Kojic, E. M., Darouiche, R. O. Candida infections of medical devices. microbiology reviews. 17 (2), 255-267 (2004).
- Giri, S., Kindo, A. J. A review of Candida species causing blood stream infection. Indian Journal of Medical Microbiology. 30 (3), 270-278 (2012).
- Weinstein, R. A., Darouiche, R. O. Device-associated infections: A macroproblem that starts with microadherence. Clinical Infectious Diseases. 33 (9), 1567-1572 (2001).
- Mermel, L. A., et al. Guidelines for the management of intravascular catheter-related infections. Clinical Infectious Diseases. 32 (9), 1249-1272 (2001).
- Seidler, M., Salvenmoser, S., Müller, F. -. M. C. In vitro effects of micafungin against Candida biofilms on polystyrene and central venous catheter sections. International Journal of Antimicrobial Agents. 28 (6), 568-573 (2006).
- Chaves, F., et al. Diagnosis and treatment of catheter-related bloodstream infection: Clinical guidelines of the Spanish Society of Infectious Diseases and Clinical Microbiology and (SEIMC) and the Spanish Society of Spanish Society of Intensive and Critical Care Medicine and Coronary Units (SEMICYUC). Medicina Intensiva. 42 (1), 5-36 (2018).
- Raad, I. I., Bodey, G. P. Infectious complications of indwelling vascular catheters. Clinical Infectious Diseases. 15 (2), 197-208 (1992).
- Paul DiMondi, V., Townsend, M. L., Johnson, M., Durkin, M. Antifungal catheter lock therapy for the management of a persistent Candida albicans bloodstream infection in an adult receiving hemodialysis. Pharmacotherapy. 34 (7), e120-e127 (2014).
- Bouza, E., Guinea, J., Guembe, M. The role of antifungals against candida biofilm in catheter-related candidemia. Antibiotics (Basel). 4 (1), 1-17 (2014).
- Raad, I., et al. Ultrastructural analysis of indwelling vascular catheters: a quantitative relationship between luminal colonization and duration of placement. The Journal of Infectious Diseases. 168 (2), 400-407 (1993).
- Yousif, A., Jamal, M. A., Raad, I. Biofilm-based central line-associated bloodstream infections. Advances in Experimental Medicine and Biology. 830, 157-179 (2015).
- Douglas, L. J. Candida biofilms and their role in infection. Trends in Microbiology. 11 (1), 30-36 (2003).
- Mack, D., et al. Biofilm formation in medical device-related infection. International Journal of Artificial Organs. 29 (4), 343-359 (2006).
- Schinabeck, M. K., et al. Rabbit model of Candida albicans biofilm infection: liposomal amphotericin B antifungal lock therapy. Antimicrobial Agents and Chemotherapy. 48 (5), 1727-1732 (2004).
- Anaissie, E. J., Rex, J. H., Uzun, O., Vartivarian, S. Predictors of adverse outcome in cancer patients with candidemia. The American Journal of Medicine. 104 (3), 238-245 (1998).
- Fujimoto, K., Takemoto, K. Efficacy of liposomal amphotericin B against four species of Candida biofilms in an experimental mouse model of intravascular catheter infection. Journal of Infection and Chemotherapy. 24 (12), 958-964 (2018).
- Shuford, J. A., Rouse, M. S., Piper, K. E., Steckelberg, J. M., Patel, R. Evaluation of caspofungin and amphotericin B deoxycholate against Candida albicans biofilms in an experimental intravascular catheter infection model. The Journal of Infectious Diseases. 194 (5), 710-713 (2006).
- Koh, A. Y., Köhler, J. R., Coggshall, K. T., Van Rooijen, N., Pier, G. B. Mucosal damage and neutropenia are required for Candida albicans dissemination. PLoS Pathogens. 4 (2), e35 (2008).
- Tucey, T. M., et al. Glucose homeostasis is important for immune cell viability during candida challenge and host survival of systemic fungal infection. Cell Metabolism. 27 (5), 988-1006 (2018).
- Lawrence, E. L., Turner, I. G. Materials for urinary catheters: a review of their history and development in the UK. Medical Engineering & Physics. 27 (6), 443-453 (2005).
- Schumm, K., Lam, T. B. Types of urethral catheters for management of short-term voiding problems in hospitalized adults: a short version Cochrane review. Neurourology and Urodynamics. 27 (8), 738-746 (2008).
- Mo, F., et al. Development and evaluation of a film forming system containing myricetin and miconazole nitrate for preventing candida albicans catheter-related infection. Microbial Drug Resistance. 28 (4), 468-483 (2022).
- Balikci, E., Yilmaz, B., Tahmasebifar, A., Baran, E. T., Kara, E. Surface modification strategies for hemodialysis catheters to prevent catheter-related infections: A review. Journal of Biomedical Materials Research. Part B, Applied Biomaterials. 109 (3), 314-327 (2021).
- María, L. T., Alejandro, G. S., María Jesús, P. G. Central venous catheter insertion: Review of recent evidence. Best Practice & Research. Clinical Anaesthesiology. 35 (1), 135-140 (2021).
- Kojic, E. M., Darouiche, R. O. Candida infections of medical devices. Clinical Microbiology Reviews. 17 (2), 255-267 (2004).
- He, Y., et al. Retrospective analysis of microbial colonization patterns in central venous catheters, 2013-2017. Journal of Healthcare Engineering. 2019, 8632701 (2019).
- Mo, F., et al. In vitro and in vivo effects of the combination of myricetin and miconazole nitrate incorporated to thermosensitive hydrogels on C. albicans biofilms. Phytomedicine. 71, 153223 (2020).
- Cantón-Bulnes, M. L., Garnacho-Montero, J. Practical approach to the management of catheter-related bloodstream infection. Revista Espanola de Quimioterapia. 32 Suppl 2 (Suppl 2), 38-41 (2019).
- Böhlke, M., Uliano, G., Barcellos, F. C. Hemodialysis catheter-related infection: prophylaxis, diagnosis and treatment. The Journal of Vascular Access. 16 (5), 347-355 (2015).
- Fang, X., et al. Effects of different tissue specimen pretreatment methods on microbial culture results in the diagnosis of periprosthetic joint infection. Bone & Joint Research. 10 (2), 96-104 (2021).
- Naumenko, Z. S., Silanteva, T. A., Ermakov, A. M., Godovykh, N. V., Klushin, N. M. Challenging diagnostics of biofilm associated periprosthetic infection in immunocompromised patient: A clinical case. Open Access Macedonian Journal of Medical Sciences. 7 (5), 786-790 (2019).
- Cai, Y., et al. Metagenomic next generation sequencing improves diagnosis of prosthetic joint infection by detecting the presence of bacteria in periprosthetic tissues. International Journal of Infectious Diseases. 96, 573-578 (2020).
- Samanipour, A., Dashti-Khavidaki, S., Abbasi, M. R., Abdollahi, A. Antibiotic resistance patterns of microorganisms isolated from nephrology and kidney transplant wards of a referral academic hospital. Journal of Research in Pharmacy Practice. 5 (1), 43-51 (2016).
- Huang, G., Huang, Q., Wei, Y., Wang, Y., Du, H. Multiple roles and diverse regulation of the Ras/cAMP/protein kinase A pathway in Candida albicans. Molecular Microbiology. 111 (1), 6-16 (2019).
- Garlito-Díaz, H., et al. A new antifungal-loaded sol-gel can prevent candida albicans prosthetic joint infection. Antibiotics (Basel). 10 (6), 711 (2021).
