A gombaellenes kezelés hatása a gyomor-bél traktuson keresztül szerzett disszeminált candidiasis étrenden alapuló egérmodelljében

Kadosh Dávid

Mikrobiológiai, Immunológiai és Molekuláris Genetikai Tanszék, Texasi Egyetem Egészségtudományi Központ, San Antonio, San Antonio, Texas, USA

Laura K. Najvar

b Orvostudományi Osztály, Fertőző Betegségek Osztálya, Texas Egyetem Egészségügyi Tudományos Központ, San Antonio, San Antonio, Texas, USA

d Dél-texasi veteránok egészségügyi rendszere, San Antonio, Texas, USA

Rosie Bocanegra

b Orvostudományi Osztály, Fertőző Betegségek Osztálya, Texas Egyetem Egészségügyi Tudományos Központ, San Antonio, San Antonio, Texas, USA

d Dél-texasi veteránok egészségügyi rendszere, San Antonio, Texas, USA

Marcos Olivo

b Orvostudományi Osztály, Fertőző Betegségek Osztálya, Texas Egyetem Egészségügyi Tudományos Központ, San Antonio, San Antonio, Texas, USA

William R. Kirkpatrick

b Orvostudományi Osztály, Fertőző Betegségek Osztálya, Texas Egyetem Egészségügyi Tudományos Központ, San Antonio, San Antonio, Texas, USA

d Dél-texasi veteránok egészségügyi rendszere, San Antonio, Texas, USA

Nathan P. Wiederhold

c Patológiai Osztály, Gombavizsgálati Laboratórium, Texas Egyetem Egészségügyi Tudományos Központ, San Antonio, San Antonio, Texas, USA

Thomas F. Patterson

b Orvostudományi Osztály, Fertőző Betegségek Osztálya, Texas Egyetem Egészségügyi Tudományos Központ, San Antonio, San Antonio, Texas, USA

d Dél-texasi veteránok egészségügyi ellátórendszere, San Antonio, Texas, USA

Társított adatok

Absztrakt

BEVEZETÉS

A Candida albicans, a leggyakrabban izolált emberi gomba kórokozó, a candidiasis esetek mintegy 50% -át teszi ki, és mind a nyálkahártya, mind az életet veszélyeztető szisztémás fertőzéseket széles skálán okozhatja (1, 2). Az immunhiányos egyének, köztük a HIV/AIDS betegek, a protetikai eszközök, a rákos betegek és a szervátültetett betegek különösen ki vannak téve a fertőzésnek (3, –6). A szilárd daganatos betegek mintegy 70% -ában Candida-fertőzés alakul ki, akik közül sokan vagy kemoterápiában részesültek és/vagy műtéten estek át a fertőzés előtti hónapban (7). A kandidózis a leukémiás betegek fő halálozási oka is (7, 8). Évente körülbelül egymilliárd dollárt költenek kórházi Candida-fertőzésben szenvedő betegek kezelésére csak az Egyesült Államokban (9).

Számos modellt hoztak létre a gyomor-bél traktus kommensális kolonizációjára is C. albicans által (16, 26, –31). Az oltást általában szájon át történő szondázással végezzük, és a kolonizációt úgy figyeljük meg, hogy meghatározzuk a székletpelletek gombaterhelését a posztinokuláció különböző időpontjaiban. Ezen modellek közül számos nagyon hasznos volt a transzkripciós szabályozók, például az Efh1 és az Sfu1 jellemzésében, amelyek részt vesznek a C. albicans GI kolonizáció szintjének szabályozásában, válaszul a gazda környezeti jelzéseire. Ezeknek a modelleknek azonban az egyik korlátja, hogy az antibiotikumokat, amelyek hatással lehetnek a természetes baktériumflóra szintjére és összetételére, a C. albicans kolonizáció elérésére használják.

Ennek a kérdésnek a kezelése érdekében Yamaguchi és mtsai. egy egér GI-modellt ismertetett, amely kukoricakeményítőből, kazeinből, szacharózból, szójaolajból, cellulózból, l-cisztinből, kolin-bitartarátból, valamint vitamin- és ásványi anyag-keverékekből álló tisztított étrendet használ, nem pedig a szokásos kereskedelmi étrendet (32). A tisztított étrend a laktobacillusok szintjének csökkenéséhez vezet a bélben, valamint a szerves savak csökkenéséhez, amelyeket ezek a baktériumok termelnek. A szerves savakról viszont korábban kimutatták, hogy gátolják a C. albicans növekedését. Ezenkívül egy korábbi tanulmány azt sugallta, hogy a kereskedelmi célú rágcsálók étrendje tartalmaz olyan anyagokat, amelyek semlegesítik a zsírsav-toxicitást a laktobacillusok ellen (33), emelve ezzel a baktériumok szintjét (és nagy valószínűséggel a bélben is növelve a szerves savszintet). A tisztított étrend tehát megkönnyíti a C. albicans kezdeti kolonizációját a gyomor-bél traktusban anélkül, hogy az antibiotikumok használatának komplikációi lennének.

Ebben a tanulmányban a fentiekben leírt étrend-alapú megközelítést módosítjuk egy új egérmodell kidolgozására, amely kifejezetten felhasználható a GI traktuson keresztül megszerzett disszeminált candidiasis vizsgálatára. Bemutatjuk, hogy modellünk képes értékelni a GI traktus mortalitását és kolonizációját, valamint immunszuppresszió esetén a gomba különböző szisztémás szervekbe történő elterjedését. Ami a legfontosabb, megmutatjuk, hogy ez a modell felhasználható több gombaellenes szer hatékonyságának meghatározására a C. albicans GI traktusból történő disszeminációjának megállítására.

ANYAGOK ÉS METÓDUSOK

Törzs.

A C. albicans SC5314 volt a törzs, amelyet ebben a vizsgálatban használtak, amelyet korábban leírtak (34). Az SC5314 törzset használtuk, mert ez a leggyakrabban használt vad típusú C. albicans törzs és a referencia törzs, amelyből a legtöbb más C. albicans törzs származik, így lehetővé teszi az eredmények jobb összehasonlítását más vizsgálatok eredményeivel. Ezenkívül ennek a törzsnek a virulenciáját számos korábbi vizsgálatban értékelték (11, 35, 36). A C. albicans SC5314-et glicerin törzsből -80 ° C-on csíkoztuk, és élesztő kivonat-pepton-dextróz (YEPD) lemezeken növesztettük 30 ° C-on 2 napig. A sejteket ezután 50 ml YEPD folyékony táptalaj beoltására használtuk, és a tenyészetet egy éjszakán át (~ 16–24 óra) 200 fordulat/perc sebességgel 30 ° C-os inkubátorban növesztettük az oltás előkészítése előtt.

Diéta alapú egér GI modell a disszeminált candidiasisról. i. Terjesztési vizsgálat.

(ii) Túlélési vizsgálat.

A túlélési kísérleteket a fent leírt terjesztési kísérletekhez hasonló módon hajtottuk végre, 4,2 × 10 7 C. albicans sejt oltóanyag felhasználásával, a következő kivételekkel: (i) az immunszuppressziós kezelés négy adagja, mindegyik 150 mg-ot tartalmaz./kg ciklofoszfamidot (ip) és 65 mg/kg prednizolont (sc) adtak a 14., 17., 21. és 24. napon a fertőzés utáni napon, és (ii) a túlélést 30 nap alatt ellenőrizték, és az összes túlélő egeret feláldozták. a 30. napon a májban, a vesében, a lépben, az erdő gyomrában és a vékonybélben található gombaterhelést a fent leírtak szerint értékeltük a disszeminációs assay-ben.

Ezt az állatprotokollot a Texasi Egyetem Egészségügyi Tudományos Központjának intézményi állatgondozási és felhasználási bizottsága hagyta jóvá San Antonióban, és az összes állatot a Laboratóriumi Állatgondozás Értékeléséért és Akkreditálásáért Egyesületnek megfelelően tartották fenn.

EREDMÉNYEK

Diétalapú egérmodell létrehozása a GI traktuson keresztül megszerzett disszeminált candidiasis számára.

A gyomor-bél traktuson keresztül megszerzett candidiasis étrend-alapú modelljeinek vázlata. (A) A C. albicans GI traktusból történő elterjedésének értékelésére használt modell vázlata. Az egereket tisztított AIN-93G étrendbe helyeztük 2 hétig, majd beoltottuk orális szondával (intragasztrikus inokuláció [például]) egy vad típusú C. albicans törzzsel. További 2 hét elteltével az egerek egyik csoportjának két adag immunszuppresszív kezelést adtak be, a második kontroll csoportot nem immunszuppresszálták. Az összes egeret a fertőzés utáni 21. napon leöltük, és a gyomor-bélrendszeri és a szisztémás szerveket is összegyűjtöttük a gombaterhelés elemzéséhez. (B) A C. albicans gyomor-bélrendszeri disszeminációra adott válaszként a túlélés értékelésére használt modell vázlata. Az A panelnél fent leírtakhoz hasonló protokollt követtek, azzal a különbséggel, hogy az egereknek négy adag immunszuppresszív kezelést adtak be, és a túlélést 30 nap alatt ellenőrizték. Az összes túlélő egeret a 30. napon leöltük. FLU, 5 mg/kg flukonazol (i.p.); CSP, 1 mg/kg kaszpofungin (i.p.); Cyclo, 150 mg/kg ciklofoszfamid (i.p.); Pred suc, 50 mg/kg prednizolon-nátrium-szukcinát (Solu-Delta-Cortef) (s.c.); Pred, 65 mg/kg prednizolon (szk.); pre-, preimmunosuppresszió; poszt, posztimmunszuppresszió; D0, 0. nap.

A flukonazol és a kaszpofungin gátolja a C. albicans terjedését egy immunhiányos gazdaszervezet GI traktusából. Az egereket vad típusú C. albicans törzs 6x107 sejtjével fertőztük meg, gombaellenes szereket adtunk be, immunszuppresszáltak és feláldoztuk az 1A. Ábra jelmagyarázatában leírtak szerint. (A) A feltüntetett időpontokban vett átlagos gombaterhelés (az átlag standard hibái) a megjelölt egércsoportok székletében. (B) Gombaterhelés a gyomor-bélrendszerben a megjelölt egércsoportokból, amelyeket a megadott időpontokban feláldoztunk (a sávok mediánokat jelölnek) (n = 5 [fertőzött csoportok a 14. vagy 21. napon] vagy n = 10 [az összes többi csoport]). (C) Gombaterhelés a szisztémás szervekben a jelzett időpontokban leölt egerek jelzett csoportjaiból (a sávok mediánokat jelölnek) (n = 5 [fertőzött csoportok a 14. vagy a 21. napon] vagy n = 10 [az összes többi csoport]). A nem fertőzött csoportnál nem tapasztaltunk gomba terhet. CSP, 1 mg/kg kaszpofungin; FLU, 5 mg/kg flukonazol; Immunhiányos.

Az étrend alapú modell felhasználható a túlélés értékelésére, kifejezetten a GI traktuson keresztül megszerzett disszeminált candidiasisra adott válaszként.

A C. albicans a GI traktusból való elterjedése csökkenti az immunhiányos gazdaszervezet túlélését. Az egereket 4,2x107 vad típusú C. albicans törzs sejtjeivel fertőztük meg, az 1B. Ábra jelmagyarázatában leírtak szerint. Négy egymást követő ciklofoszfamid-adagot (150 mg/kg) és prednizolont (65 mg/kg) adtunk be a fertőzött és a nem fertőzött kontrollcsoportokba is a megadott időpontokban (lefelé mutató nyilak), és a túlélést 30 napig figyeltük (n = 9 [ fertőzött csoport] vagy n = 10 [nem fertőzött csoport]). Logisztika-elemzés alapján statisztikailag szignifikáns különbséget figyeltünk meg a fertőzött és a nem fertőzött csoportok között (P = 0,0002).

A gombaellenes szerek specifikusan gátolják a C. albicans disszeminációját a GI traktusból.

VITA

A disszeminált candidiasis egér GI-modelljének fő előnye, amelyet ebben a tanulmányban kifejlesztettünk, hogy a kezdeti kolonizációt tisztított étrend, nem pedig antibiotikumok alkalmazásával érik el. Az étrend alapú megközelítés a szerves savak csökkenéséhez vezet a GI traktusban (összehasonlítva a kereskedelmi étrend alkalmazásával megfigyelt szintekkel), ami elősegíti a C. albicans növekedését és csökkenti a versengő baktériumflóra növekedését (32). Mivel a C. albicans normál esetben az emlősök GI traktusának kompenzációjaként található meg egészséges egyénekben, a diéta alapú megközelítés valószínűleg az emberek természetes bélkörnyezetének jobb megközelítését biztosítja. Az a megállapításunk, hogy az immunszuppresszió általában nagyobb hatással van a szisztémás versus GI szerv gomba terheire, szintén határozottan arra utal, hogy a szisztémás szerv gomba terheinek az immunszuppresszión észlelt növekedése nagyrészt a C. albicans fokozott transzlokációjának volt köszönhető a GI traktusban ( azaz nem a GI traktusban megnövekedett gombaterhelés közvetett következménye). Vizsgálatunk egyik korlátja azonban az, hogy csak egyetlen C. albicans izolátumot alkalmaztak. A jövőbeli vizsgálatok során érdekes lesz tesztelni modellünk pontosságát több izolátum felhasználásával.

Kiegészítő anyag

KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS

Köszönjük Arlene Fariasnak az állatmodellekkel nyújtott segítségét, valamint Mohua Banerjee technikai támogatását. Köszönetet mondunk a San Antonio Orvosi Mikológiai Központ tagjainak, valamint Scott Fillernek, Ashraf Ibrahimnak és Rory Duncannak is hasznos tanácsaikért és javaslataikért.

A tartalom kizárólag a szerzők felelőssége, és nem feltétlenül képviseli az Országos Allergiai és Fertőző Betegségek Intézetének vagy az Országos Egészségügyi Intézetnek a hivatalos nézeteit.