माउस में एक कैथेटर से संबंधित कैंडिडा अल्बिकन्स संक्रमण मॉडल
Summary
हम C.albicans से जुड़े कैथेटर से संबंधित संक्रमण (CRI) का एक माउस मॉडल स्थापित करते हैं, जिसमें कैथेटर पर बायोफिल्म बनता है, और C.albicans और मेजबान के बीच बातचीत नैदानिक CRI के साथ अच्छी तरह से संबंधित है। यह मॉडल C.albicans बायोफिल्म से जुड़े CRI के लिए स्क्रीन थेरेपी में मदद करता है, जो नैदानिक परिवर्तन की नींव रखता है।
Abstract
कैथेटर से संबंधित संक्रमण (सीआरआई) कैथेटर आरोपण के दौरान कैंडिडा अल्बिकन्स के कारण होने वाला एक सामान्य नोसोकोमियल संक्रमण है। आमतौर पर, बायोफिल्म कैथेटर की बाहरी सतह पर बनते हैं और प्रसारित संक्रमण को जन्म देते हैं, जो रोगियों के लिए घातक होते हैं। क्लीनिकों में कोई प्रभावी रोकथाम और उपचार प्रबंधन नहीं है। इसलिए, इसकी रोकथाम और उपचार के लिए नई रणनीतियों की प्रीक्लिनिकल स्क्रीनिंग के लिए सीआरआई का एक पशु मॉडल स्थापित करना जरूरी है। इस अध्ययन में, एक पॉलीथीन कैथेटर, एक व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला मेडिकल कैथेटर, बालों को हटाने के बाद बीएएलबी / सी चूहों के पीछे डाला गया था। कैंडिडा अल्बिकन्स ATCC MYA-2876 (SC5314) बढ़ाया हरी फ्लोरोसेंट प्रोटीन व्यक्त बाद में कैथेटर के साथ त्वचा की सतह पर inoculated था. तीव्र प्रतिदीप्ति 3 दिन बाद एक फ्लोरोसेंट माइक्रोस्कोप के तहत कैथेटर की सतह पर मनाया गया था. स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के माध्यम से कैथेटर की सतह पर परिपक्व और मोटी बायोफिल्म पाए गए। इन परिणामों ने कैथेटर की सतह पर कैंडिडा अल्बिकन्स के आसंजन, उपनिवेश और बायोफिल्म गठन का संकेत दिया। एपिडर्मिस के हाइपरप्लासिया और त्वचा के नमूनों में भड़काऊ कोशिकाओं की घुसपैठ ने सीआरआई से जुड़ी त्वचा के हिस्टोपैथोलॉजिकल परिवर्तनों का संकेत दिया। संक्षेप में, एक माउस सीआरआई मॉडल सफलतापूर्वक स्थापित किया गया था। यह मॉडल सीआरआई से जुड़े कैंडिडा अल्बिकन्स के लिए चिकित्सीय प्रबंधन के अनुसंधान और विकास में सहायक होने की उम्मीद है।
Introduction
हाल के वर्षों में, जैव चिकित्सा सामग्री के विकास और आवेदन के साथ, प्रत्यारोपण से संबंधित संक्रमण मुश्किल नैदानिक समस्याओं 1,2 के रूप में उभर रहे हैं. क्लीनिकों में चिकित्सा कैथेटर के व्यापक आवेदन के साथ, संबंधित संक्रमण और मौतों की संख्या हर साल 3,4 बहुत बड़ी है। कैथेटर से संबंधित संक्रमण (सीआरआई) के सामान्य संक्रमण मार्गों में शामिल हैं: (1) त्वचा की सतह पर रोगजनकों शरीर में घुसपैठ और कैथेटर 5,6,7 की बाहरी सतह का पालन करें; (2) अनुचित सड़न रोकनेवाला ऑपरेशन-व्युत्पन्न रोगजनकों कैथेटर पर आक्रमण, पालन और उपनिवेश करते हैं; (3) रक्त परिसंचरण में रोगजनकों का पालन और कैथेटर पर उपनिवेश; (4) रोगजनक सूक्ष्मजीव द्वारा दूषित दवाएं।
कैंडिडा सीआरआई 8,9 का तीसरा सबसे आम कारण है। इम्प्लांट की सतह पर बायोफिल्म बनने के बाद रक्तप्रवाह संक्रमण और अन्य जानलेवा आक्रामक कैंडिडिआसिस होने की बहुत संभावना है। रोग का निदान खराब है, और मृत्यु दर उच्चहै 2. यह बताया गया है कि बायोफिल्म केंद्रीय शिरापरक सम्मिलन के बाद 2 सप्ताह के भीतर कैथेटर की सतह पर और कैथेटर के लुमेन में कुछ सप्ताह बाद10,11 बनते हैं।
कैंडिडा अल्बिकन्स (सी. अल्बिकन्स) मेडिकल कैथेटर पर गठित बायोफिल्म्स खमीर, स्ट्रोमा और मायसेलियम 12,13से बना एक डबल-लेयर नेटवर्क प्रदर्शित करते हैं। अल्बिकन्स बायोफिल्म का गठन न केवल दवा प्रतिरोध और प्रतिरक्षा चोरी13 के लिए एक कुंजी है, बल्कि प्रसारित बीजाणुओं का उत्पादन करने के लिए भी महत्वपूर्ण है, जो आगे हेमटोजेनस संक्रमण 2,12 की ओर जाता है और इसके परिणामस्वरूप अधिक गंभीर और यहां तक कि जीवन-धमकाने वाले परिणाम होते हैं। C. albicans जुड़े सीआरआई नैदानिक फंगल रक्तप्रवाह संक्रमण 7,14 का एक प्रमुख कारण है, और अधिक से अधिक 40% के साथ रोगियों के सी. केंद्रीय शिरापरक कैथेटर में albicans संक्रमण बैक्टीरिया15 में विकसित होगा.
अमेरिका के संक्रामक रोग सोसायटी के अनुसार, कैंडिडा सीआरआई के अनुशंसित उपचार में (1) संक्रमित कैथेटर को हटाना; (2) रोगियों को 14 दिन-प्रणालीगत एंटिफंगल थेरेपी8 के अधीन करना; (3) एक नया कैथेटर प्रत्यारोपितकरना 4. हालांकि, नैदानिक अनुप्रयोगों में, कैथेटर को कभी-कभी पूरी तरह से हटाया नहीं जा सकता है। कुछ रोगियों को केवल प्रणालीगत एंटीबायोटिक दवाओं और रोगाणुरोधी ताला चिकित्सा के साथ इलाज किया जा सकता है, मजबूत साइड इफेक्ट16,17 के साथ.
सी अल्बिकन्स के मौजूदा पशु मॉडल, जैसे ऑरोफरीन्जियल कैंडिडिआसिस मॉडल, योनि कैंडिडिआसिस मॉडल, और कैंडिडिआसिस18,19 के कारण आक्रामक प्रणालीगत संक्रमण मॉडल नैदानिक सीआरआई के साथ अच्छी तरह से सहसंबंधित नहीं हो सकते हैं। इसलिए, इस अध्ययन में, चूहों में एक सी अल्बिकन्स से जुड़े सीआरआई मॉडल की स्थापना की गई थी। नैदानिक आमतौर पर इस्तेमाल किया पॉलीथीन कैथेटर चमड़े के नीचे प्रत्यारोपण20,21 के रूप में इस्तेमाल किया गया, और सी. albicans त्वचा की सतह पर inoculated थे चिकित्सा कैथेटर और biofilms के गठन के लिए सी albicans के आसंजन अनुकरण करने के लिए.
इस मॉडल को हमारी प्रयोगशाला में विभिन्न चिकित्सीय22 के एंटी-बायोफिल्म प्रभाव को स्क्रीन करने के लिए सफलतापूर्वक उपयोग किया गया है। इसके अलावा, के अंतराल का पता लगाने के कारण सी. कैथेटर संक्रमण के बाद albicans , एक सी. बढ़ाया हरी फ्लोरोसेंट प्रोटीन युक्त albicans तनाव (EGFP) का निर्माण किया गया था और प्रत्यारोपित कैथेटर पर सी albicans के कालोनियों और biofilms के सहज अवलोकन की सुविधा के लिए चूहों में inoculated.
Protocol
Representative Results
Discussion
सीआरआई नैदानिक अभ्यास23 में सबसे आम nosocomial संक्रमण में से एक है. त्वचा उपांगों में रोगजनकों, जैसे एपिडर्मिस, वसामय ग्रंथियां, और बालों के रोम, सीआरआई23,24 के सभी संभावित कारण है?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
हम शानक्सी प्रांत के प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन (अनुदान संख्या 2021SF-118) और चीन के राष्ट्रीय प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन (अनुदान संख्या 81973409, 82204631) से वित्तीय सहायता के लिए आभारी हैं।
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 |
Referências
- 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).
