Rose Bengal Aracılı Fotodinamik Terapi ile Candida glabrate'de Minyon Kolonilerin İndüksiyonu
Summary
Candida spp. ilaç direncinde minyon kolonilerin önemi tam olarak araştırılmamıştır. Antimikrobiyal fotodinamik tedavi (aPDT), ilaca dirençli mantar enfeksiyonlarına karşı umut verici bir strateji sunmaktadır. Bu çalışma, gül bengal aracılı aPDT’nin Candida glabrata’yı etkili bir şekilde deaktive ettiğini ve küçük kolonileri indükleyerek benzersiz bir prosedür sunduğunu göstermektedir.
Abstract
Kandidemi hastalarında %40’lık bir mortalite oranıyla karşı karşıya kalan ilaca dirençli Candida ve minyon mutantları önemli bir tedavi zorluğu olmaya devam etmektedir. Antimikrobiyal fotodinamik tedavi (aPDT), antibiyotikler/antifungallerden farklı olarak çoklu mantar yapılarını hedefler ve potansiyel olarak direnci engeller. Minyon kolonileri indüklemek için geleneksel yöntemler, ilaca duyarlılığı ve stres tepkilerini etkileyebilen etidyum bromür veya flukonazole dayanır. Bu çalışma, ilaca dirençli bir Candida glabrata izolatı ile mücadele etmek için yeşil ışık (tepe 520 nm) ve gül bengal (RB) ışığa duyarlılaştırıcı uygulamasını araştırdı. Bulgular, aPDT tedavisinin hücre büyümesini önemli ölçüde inhibe ettiğini (%≥99.9 azalma) ve mitokondriyal redoks indikatör boyamasının boyutunun azalması ve kaybıyla kanıtlandığı gibi minyon koloni oluşumunu etkili bir şekilde indüklediğini ortaya koydu. Bu çalışma, aPDT’nin in vitro olarak çok ilaca dirençli bir C. glabrata suşunda minyon kolonileri indükleyebileceğine dair ilk kanıtları sağlamakta ve dirençli mantar enfeksiyonlarıyla mücadele için potansiyel olarak dönüştürücü bir yaklaşım sunmaktadır.
Introduction
Mantar enfeksiyonları, özellikle Candida albicans ve ilaca giderek daha dirençli Candida glabrata’nın neden olduğu enfeksiyonlar, ciddi bir küresel tehdit oluşturmaktadır1. Bu enfeksiyonlar, özellikle hastanede yatan hastalar ve bağışıklık sistemi zayıflamış olanlar için ölümcül olabilir. Artan antifungal direnç, özellikle Candida albicans2’den yüksek mortalite ile ciddi bir mantar enfeksiyonu olan invaziv kandidiyazisin kontrolünü tehdit eder. Dirençli suşlar etkili tedaviyi engelleyerek potansiyel olarak hem karmaşıklığı hem de ölüm oranlarını artırır. ABD’nin Kaliforniya eyaletine bağlı Alameda County’de C. glabrata en yaygın istilacı tür haline gelmiştir3. Candida türlerinin prevalansı ve dağılımındaki bu değişim, yerel sağlık uygulamaları, hasta demografisi, antifungal ajanların kullanımı ve Candida enfeksiyonları için risk faktörlerinin prevalansından etkilenebilir.
Fonksiyonel mitokondriden yoksun olan Candida’daki minyon mutantlar, bu organelin ilaç tepkisini, virülansı ve stres direncini nasıl etkilediğini ortaya koymaktadır 4,5. C. glabrata bu kolonileri kolayca oluşturur, polienlere karşı duyarlılık kazanırken onu azollerekaybeder 6. Azol duyarlılığı ve solunum fonksiyonu karmaşık bir şekilde bağlantılıdır ve mitokondriyal DNA kaybı yoluyla dirence yol açan azalmış solunumile 7. Azol direncine sahip C. glabrata’nın minyon kolonileri, flukonazol tedavisi gören bir kemik iliği nakli alıcısından8 insan dışkı örneklerinden ve kan dolaşımı enfeksiyonu olan hastaların kan kültürü şişelerinden9 izole edilmiştir. İlaç direnci, virülans ve stres tepkisindeki potansiyel etkileri, klinik önemlerini vurgulamaktadır. Ek olarak, farklı özellikleri onları mitokondriyal biyolojideki temel soruları araştırmak için değerli araçlar haline getirir5. Minyon mutantlarla ilgili araştırmalar devam ettikçe, hem klinik hem de temel araştırmalardaki uygulamalarının genişlemesi muhtemeldir.
Bu çalışma, fotodinamik tedavinin (PDT) C. glabrata’da minyon kolonileri indükleyebileceğini ve C. glabrata’yı etidyum bromür veya flukonazole maruz bırakmanın geleneksel tekniklerinin ötesine geçen yöntem yelpazesini genişletebileceğini keşfetti.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu çalışma, PDT’yi Candida’da minyon koloni oluşumunu indüklemek için bildirilen ilk yöntem olarak ortaya koymakta ve etidyum bromür ve flukonazolün yerleşik etkilerini aşmaktadır. Bu yeni gözlem, virülansı azaltarak hem mantar eradikasyonu hem de direnç mekanizmalarının ortaya çıkması üzerindeki etkilerini ortaya çıkarmak için daha fazla araştırma yapılmasını gerektirmektedir.
RB aracılı PDT, C. glabrata’nın büyümesini etkili bir şekilde inhibe ede…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma, Tayvan Bilim ve Teknoloji Bakanlığı [MOST 110-2314-B-006-086-MY3], Ulusal Cheng Kung Üniversitesi [K111-B094], [K111-B095], Ulusal Cheng Kung Üniversitesi Hastanesi, Tayvan [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).
