Synergieffekten av synlig lys og Gentamycin på<em> Pseudomonas aeruginosa</em> Mikroorganismer
Summary
Vi viser at et utviklet biomedisinsk anordning ved kontinuerlig eller pulserende synlig laser-basert behandling som er kombinert med behandling med antibiotika (gentamycin), resulterer i en signifikant synergistisk effekt som fører til en reduksjon i levedyktigheten<em> P. aeruginosa</em> PAO1, med 8 log er sammenlignet med antibiotikabehandling alene.
Abstract
Nylig var det flere publikasjoner om bakteriedrepende effekt av synlig lys, de fleste av dem hevder at blå delen av spekteret (400 nm-500 nm) er ansvarlig for å drepe ulike patogener 1-5. Den fototoksisk effekten av blått lys ble foreslått å være et resultat av lys-indusert reaktive oksygen arter (ROS) dannelse av endogene bakterielle lyssensitisere som hovedsakelig absorberer lys i det blå området 4,6,7. Det er også rapporter om biocidvirkning av rødt og nær infrarødt 8 samt grønt lys 9.
I denne studien har vi utviklet en metode som tillot oss å karakterisere effekten av høy effekt grønn (bølgelengde på 532 nm) kontinuerlig (CW) og pulset Q-switched (QS) lys på Pseudomonas aeruginosa. Ved hjelp av denne metoden kan vi også studert effekten av grønt lys kombinert med antibiotikabehandling (gentamicin) på bakterier levedyktighet. P. aeruginosa er acommon noscomial opportunistisk patogen forårsaker ulike sykdommer. Den belastningen er ganske motstandsdyktig mot ulike antibiotika, og inneholder mange spådde AcrB / Mex-type RND multimedikament effluks systemer 10.
Fremgangsmåten benytter seg av frittlevende stasjonære fase Gram-negative bakterier (P. aeruginosa stamme PAO1), dyrket i Luria-buljong (LB) medium utsettes for Q-byttet og / eller CW lasere med og uten tilsetting av antibiotikumet gentamycin. Celleviabilitet ble bestemt ved ulike tidspunkt. De oppnådde resultater viste at laser behandling alene ikke reduserte celleviabilitet sammenlignet med ubehandlet kontroll, og at gentamycin behandling alene kun resulterte i en 0,5 log reduksjon i levedyktige telling for P. aeruginosa. Den kombinerte laser og gentamycin behandling, men resulterte i en synergistisk effekt, og levedyktigheten av P. aeruginosa ble redusert med 8 stokkens.
Den foreslåtte metoden kan videre være gjennomførtmentert gjennom utvikling av kateteret lignende enhet i stand til å injisere en antibiotisk løsning inn i den infiserte organ samtidig belysning av området med lys.
Protocol
Representative Results
Discussion
Lysbehandling har vært et felt av avansert tverrfaglig forskning de siste årene fremstår som en lovende tilnærming for behandling en rekke sykdommer. I denne sammenheng er bruken av lys i det synlige området er grundig studert. For eksempel har det blitt funnet at infiserte sår kan bli helbredet mer effektivt ved å utsette dem for intens synlig lys for sterilisering. Virkningsmekanismen for denne tilnærmingen ble påvist å være gjennom induksjon av lysinduserte oksygen radikaler (ROS) som dreper bakteriene <su…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
| Lauria Broth | Difco | 241420 | |
| Gentamycin | Sigma | G1914 | |
| Bacto Agar | Difco | 231710 |
References
- Feuerstein, O., Persman, N., Weiss, E. I. Phototoxic Effect of Visible Light on Porphyromonas gingivalis and Fusobacterium nucleatum: An In Vitro Study. Photochemistry and Photobiology. 80, 412-415 (2004).
- Enwemeka, C. S., Williams, D., Enwemeka, S. K., Hollosi, S., Yens, D. Blue 470-nm light kills methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) in vitro. Photomed. Laser Surg. 27, 221-226 (2009).
- Guffey, J. S., Wilborn, J. In vitro bactericidal effects of 405-nm and 470-nm. Photomed. Laser Surg. 24, 684-688 (2006).
- Lipovsky, A., Nitzan, Y., Friedman, H., Lubart, R. Sensitivity of Staphylococcus aureus strains to broadband visible light. Photochem. Photobiol. 85, 255-260 (2008).
- Lipovsky, A., Nitzan, Y., Lubart, R. A possible Mechanism for visible light induced wound healing. Lasers in Surgery and Medicine. 40, 509-514 (2008).
- Lipovsky, A., Nitzan, Y., Gedanken, A., Lubart, R. Visible light-induced killing of bacteria as a function of wavelength: Implication for wound healing. Lasers in Surgery and Medicine. 42, 467-472 (2010).
- Feuerstein, O., Ginsburg, I., Dayan, E., Veler, D., Weiss, E. Mechanism of Visible Light Phototoxicity on Porphyromonas gingiwalis and Fusobacferium nucleaturn. Photochemistry and Photobiology. 81, 1186-1189 (2005).
- Nussbaum, E. L., Lilge, L., Mazzulli, T. Effects of 630-, 660-, 810-, and 905-nm laser irradiation delivering radiant exposure of 1-50 J/cm2 on three species of bacteria in vitro. J. Clin. Laser Med. Surg. 20, 325-333 (2002).
- Dadras, S., Mohajerani, E., Eftekhar, F., Hosseini, M. Different Photoresponses of Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa to 514, 532, and 633 nm Low Level Lasers In Vitro. Current Microbiology. 53, 282-286 (2006).
- Stover, C. K., Pham, X. Q., Erwin, A. L. Complete genome sequence of Pseudomonas aeruginosa PAO1, an opportunistic pathogen. Nature. 406, 952-964 (2000).
- Hamblin, M. R., Demidova, T. N. Mechanisms of low level light therapy. Proc. SPIE. 6140, 1-12 (2006).
- Krespi, Y. P., Stoodley, P., Hall-Stoodley, L. Laser disruption of biofilm. Laryngoscope. 118, 1168-1173 (2008).
- Reznick, Y., Banin, E., Lipovsky, A., Lubart, R., Zalevsky, Z. Direct laser light enhancement of susceptibility of bacteria to gentamycin antibiotic. Opt. Commun. 284, 5501-5507 (2011).
