Name: visualizing the effects of sputum on biofilm development using a chambered coverglass model
Uploaded: 2016-12-14T14:00:00
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TB reconoce una beca de investigación de la fibrosis quística Canadá.

Tenga en cuenta que se requiere Junta Ética de Investigación (REB) para recoger y almacenar muestras de esputo de sujetos humanos. Estos estudios fueron aprobados por el Hospital para Niños Enfermos REB # 1000019444. 1. Preparación de muestras de esputo CF <ol><li> Recoger muestra de esputo de los pacientes durante las visitas rutinarias a la clínica de la fibrosis quística y mantener en hielo. </li><li> El transporte de la muestra de esputo en el hielo en la primera hora de la recog...

<ol>
	<li>Beaudoin, T., Waters, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Infections+with+biofilm+formation:+selection+of+antimicrobials+and+role+of+prolonged+antibiotic+therapy.">Infections with biofilm formation: selection of antimicrobials and role of prolonged antibiotic therapy.</a> Pediatr.Infect.Dis.J. , (2016).</li><li>Donlan, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biofilms:+microbial+life+on+surfaces.">Biofilms: microbial life on surfaces.</a> Emerg.Infect.Dis. 8 (9), 881-890 (2002).</li><li>Hobley, L., Harkins, C., MacPhee, C. E., Stanley-Wall, N. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Giving+structure+to+the+biofilm+matrix:+an+overview+of+individual+strategies+and+emerging+common+themes.">Giving structure to the biofilm matrix: an overview of individual strategies and emerging common themes.</a> FEMS Microbiol.Rev. 39 (5), 649-669 (2015).</li><li>Katharios-Lanwermeyer, S., Xi, C., Jakubovics, N. S., Rickard, A. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mini-review:+Microbial+coaggregation:+ubiquity+and+implications+for+biofilm+development.">Mini-review: Microbial coaggregation: ubiquity and implications for biofilm development.</a> Biofouling. 30 (10), 1235-1251 (2014).</li><li>Donlan, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biofilm+formation:+a+clinically+relevant+microbiological+process.">Biofilm formation: a clinically relevant microbiological process.</a> Clin.Infect.Dis. 33 (8), 1387-1392 (2001).</li><li>Bjarnsholt, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+in+vivo+biofilm.">The in vivo biofilm.</a> Trends Microbiol. 21 (9), 466-474 (2013).</li><li>Mah, T. F., Pitts, B., Pellock, B., Walker, G. C., Stewart, P. S., O'Toole, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+genetic+basis+for+Pseudomonas+aeruginosa+biofilm+antibiotic+resistance.">A genetic basis for Pseudomonas aeruginosa biofilm antibiotic resistance.</a> Nature. 426 (6964), 306-310 (2003).</li><li>Mah, T. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biofilm-specific+antibiotic+resistance.">Biofilm-specific antibiotic resistance.</a> Future Microbiol. 7 (9), 1061-1072 (2012).</li><li>Beaudoin, T., Zhang, L., Hinz, A. J., Parr, C. J., Mah, T. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+biofilm-specific+antibiotic+resistance+gene+ndvB+is+important+for+expression+of+ethanol+oxidation+genes+in+Pseudomonas+aeruginosa+biofilms.">The biofilm-specific antibiotic resistance gene ndvB is important for expression of ethanol oxidation genes in Pseudomonas aeruginosa biofilms.</a> J. Bacteriol. 194 (12), 3128-3136 (2012).</li><li>Beaudoin, T., Aaron, S. D., Giesbrecht-Lewis, T., Vandemheen, K., Mah, T. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+clonal+strains+of+Pseudomonas+aeruginosa+isolated+from+cystic+fibrosis+patients+in+Ontario,+Canada.">Characterization of clonal strains of Pseudomonas aeruginosa isolated from cystic fibrosis patients in Ontario, Canada.</a> Can. J. 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L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cystic+fibrosis-adapted+quorum+sensing+mutants+cause+hyperinflammatory+responses.">Cystic fibrosis-adapted quorum sensing mutants cause hyperinflammatory responses.</a> Sci.Adv. 1 (6), e1500199 (2015).</li><li>Staudinger, B. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conditions+associated+with+the+cystic+fibrosis+defect+promote+chronic+Pseudomonas+aeruginosa+infection.">Conditions associated with the cystic fibrosis defect promote chronic Pseudomonas aeruginosa infection.</a> Am.J.Respir.Crit.Care Med. 189 (7), 812-824 (2014).</li><li>Kennedy, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Activity+of+Tobramycin+against+Cystic+Fibrosis+Isolates+of+Burkholderia+cepacia+Complex+Grown+as+Biofilms.">Activity of Tobramycin against Cystic Fibrosis Isolates of Burkholderia cepacia Complex Grown as Biofilms.</a> Antimicrob.Agents Chemother. 60 (1), 348-355 (2015).</li><li>Tom, S. K., Yau, Y. C., Beaudoin, T., LiPuma, J. J., Waters, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+High-Dose+Antimicrobials+on+Biofilm+Growth+of+Achromobacter+Species+Isolated+from+Cystic+Fibrosis+Patients.">Effect of High-Dose Antimicrobials on Biofilm Growth of Achromobacter Species Isolated from Cystic Fibrosis Patients.</a> Antimicrob.Agents Chemother. 60 (1), 650-652 (2015).</li><li>Heydorn, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantification+of+biofilm+structures+by+the+novel+computer+program+COMSTAT.">Quantification of biofilm structures by the novel computer program COMSTAT.</a> Microbiology. 146 (Pt 10), 2395-2407 (2000).</li><li>Vorregaard, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Informatics and Mathematical Modelling. , (2008).</li><li>Jurcisek, J. A., Dickson, A. C., Bruggeman, M. E., Bakaletz, L. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+Biofilm+Formation+in+an+8-well+Chamber+Slide.">In vitro Biofilm Formation in an 8-well Chamber Slide.</a> J. Vis. Exp. (47), e2481 (2011).</li></ol>

Los métodos descritos en este documento permiten la visualización de las biopelículas bacterianas cultivadas en la presencia de productos exógenos. No es sorprendente que la producción de los exoproductos es de importancia cuando se utiliza este tipo de sistema. Por ejemplo, ditiotreitol (DTT), se utiliza a menudo en muestras de esputo humanos para ayudar a licuar las muestras. Sin embargo, el efecto de la TDT solo puede disminuir el desarrollo de biopelículas y la viabilidad (datos no mostrados). Por lo tanto, lo...

biopelículas bacterianas son grupos de microorganismos que están unidos entre sí y encerrados en una matriz de auto-secretada. 1,2 Clásicamente, que representan bacterias unidas físicamente a una superficie abiótico o biótico formado bajo condiciones de flujo. Las biopelículas también se han demostrado para crecer en condiciones estáticas (ausencia de flujo) y distal de las superficies, tales como en la interfase aire-líquido de piscinas térmicas o unas películas formadas en tubos de ensayo. Estas biopelículas hace tiempo se reconoce en el medio ambiente y son un detrimento importante para los procesos industriales, ya que se pueden formar en los depósitos de agua o en las tuberías, lo que resulta en la contaminación biológica, la corrosión y los bloqueos. 3,4 Las biopelículas son también críticos en establecimientos de salud, ya que se ha demostrado estar implicado en infecciones relacionadas con el catéter, infecciones pulmonares en pacientes con fibrosis quística, así como en numerosas otras infecciones. 5,6 Uno de los rasgos distintivos de las infecciones biofilm es el dearrugado susceptibilidad de las bacterias a los antibióticos y deficientes despeje de la sistema inmune innato. 7-9 El más estudiados, escenarios clínicamente relevantes que supongan una infección basada en la biopelícula se produce en pacientes con fibrosis quística (FQ), que están infectados crónicamente con las biopelículas de Pseudomonas aeruginosa. P. aeruginosa puede someterse a una serie de cambios durante el establecimiento de la infección crónica que la hacen muy difícil de tratar. 10,11 Las biopelículas pueden activar diferencialmente la inmunidad innata y conducir la inflamación. 12-14 Como estas infecciones provocan un aumento de la morbilidad y la mortalidad en los pacientes con FQ, es crucial para entender los factores que pueden afectar el desarrollo del biofilm en este contexto. Un estudio reciente sugiere que host-factores son críticos en la formación de agregados de biopelícula P. aeruginosa. 15 Estas biopelículas contribuyen a la reducción de la susceptibilidad a los antibióticos y los mecanismos de defensa del huésped. el presena vez de factores derivados del huésped, tales como la elastasa de neutrófilos, así como productos secretados a partir de microorganismos presentes en el pulmón con FQ, tienen el potencial para modular en gran medida la formación y el desarrollo de biopelículas. 16 Además, las biopelículas interactuar con el anfitrión para modular la expresión de numerosos caminos e iniciar la inflamación. Si bien los métodos de alto rendimiento, tales como el ensayo de cristal violeta estándar, puede proporcionar alguna información con respecto al proceso de biopelícula, la visualización de la biopelícula en respuesta a estos factores proporcionan más información en profundidad. En este manuscrito se describe un método para el uso de factores de el esputo de pacientes con FQ para estudiar el desarrollo de biopelículas in vitro. Este método permite una rápida visualización de biofilms expuestos a esputo que contiene factores del huésped utilizando un kit de biofilm viabilidad comercial. Esta técnica se puede utilizar para identificar visualmente los cambios que ocurren durante el crecimiento de biopelículas en presencia de exógenonos productos, y representa un método mejorado para analizar los cambios en el desarrollo de biopelículas en diversas condiciones.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1270">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:247px;">Lab-Tek II Chambered coverglass, #1.5 borosilicate, 8-well</td>
			<td style="width:159px;">Thermo Sicher Scientific</td>
			<td style="width:136px;">155409</td>
			<td style="width:729px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:247px;">Filmtracer Live/Dead Biofilm Viabilty Kit</td>
			<td style="width:159px;">Thermo Fisher Scientific</td>
			<td style="width:136px;">L10316</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:247px;">Blood agar plates</td>
			<td style="width:159px;">Thermo Fisher Scientific</td>
			<td style="width:136px;">R10215</td>
			<td>Confirming viability via CFU counts or selecting colonies for innoculation</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:247px;">COMSTAT</td>
			<td style="width:159px;">Availble software online</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td>COMSTAT is software to analyze biofilm images. Available www.comstat.dk&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:247px;">Millers LB Broth</td>
			<td style="width:159px;">Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>12780-052</td>
			<td style="width:729px;">Standard media for overnight gowth/biofilm growth</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Millex-GV Syringe Filters</td>
			<td style="width:159px;">Millipore</td>
			<td>SLGV013SL</td>
			<td>Filtering of sputum supernants</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:247px;">Phosphate Buffered Saline (Dulbecco A)</td>
			<td style="width:159px;">Oxoid</td>
			<td style="width:136px;">BR0014G</td>
			<td>Washing of biofilm chambers after media removal</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Zeiss AxioVert 200M</td>
			<td style="width:159px;">Carl Zeiss</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Hamamatsu C9100-13 EM-CCD</td>
			<td style="width:159px;">QS Technologies Inc.</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Spectral Borealis</td>
			<td style="width:159px;">Qs Technologies Inc.</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Perkin Elmer Volocity</td>
			<td style="width:159px;">QS Technologies Inc.</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td>Instructions for this software can be found at: http://cellularimaging.perkinelmer.com/pdfs/manuals/VolocityuserGuide.pdf</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

visualizing the effects of sputum on biofilm development using a chambered coverglass model

Las biopelículas consisten en grupos de bacterias encapsuladas en una matriz de auto-secretada. Juegan un papel importante en la contaminación industrial, así como en el desarrollo y persistencia de muchas infecciones relacionadas con la salud. Una de las biopelículas más bien descritos y estudiados en la enfermedad humana se produce en la infección pulmonar crónica de los pacientes con fibrosis quística. Al estudiar biofilms en el contexto del huésped, muchos factores pueden afectar a la formación y el desarrollo de biopelículas. Con el fin de identificar cómo los factores del huésped pueden afectar a la formación y el desarrollo de biopelículas, se utilizó un método cubre objetos de cámara estática para crecer biopelículas en presencia de factores derivados del huésped en forma de sobrenadantes de esputo. Las bacterias se sembraron en cámaras y se expusieron a filtrados de esputo. Después de 48 h de crecimiento, las biopelículas se tiñeron con un kit de viabilidad comercial biopelícula antes de la microscopía confocal y análisis. Tras la adquisición de imágenes, las propiedades del biofilm pueden evaluarse utilizando diferentes plataformas de software.Este método nos permite visualizar las propiedades clave de la formación de biopelículas en presencia de diferentes sustancias, como los antibióticos.

El diseño general del experimento está representado en la Figura 1. El uso de este protocolo proporciona un método conveniente para visualizar los cambios en las biopelículas que crecen durante diferentes períodos de tiempo (por ejemplo, 24, 48 o 72 hr). Es importante destacar que las señales exógenas, tales como esputo filtrados, se puede añadir a visualizar los cambios en el desarrollo de biopelículas. Como se ve en la Figura 2, la pr...

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Visualizing the Effects of Sputum on Biofilm Development Using a Chambered Coverglass Model

This protocol describes the visualization of biofilm development following exposure to host-factors using a slide chamber model. This model allows for direct visualization of biofilm development as well as analysis of biofilm parameters using computer software programs.

La visualización de los Efectos de esputo en el desarrollo del biofilm mediante un modelo de Septadas cubreobjetos

Biofilms consist of groups of bacteria encased in a self-secreted matrix. They play an important role in industrial contamination as well as in the ...

The overall goal of this procedure is to visualize and quantify changes to biofilms in response to sputum and antibiotics. This method can be used by researchers to understand key questions, such as how the efficacy of various antibiotics against bacterial biofilms can be impacted by the presence of sputum. The main advantage of this methodology is it allows individuals to see changes occurring in biofilms in response to different factors.To begin the experiment, record the volume of the previously obtained sputum sample. Add phosphate-buffered saline, or PBS, add two times the volume of the sample. Next, use a transfer pipette to thoroughly mix the sample.Vortex the sample on the highest setting for one minute to mix it completely. Aliquot one milliliter of the mixture into 1.5 milliliter microcentrifuge tubes. Then spin down the tubes.Following centrifugation, save the supernatant and discard the pellet. Filter sterilize the supernatant through a 0.22 micron filter and collect it in a clean microcentrifuge tube. Store the sputum supernatant at 80 degrees Celsius for future use.Place 40 microliters of previously prepared culture into four milliliters of fresh Luria broth, or LB media, and grow the bacteria to obtain a culture with an optical density of 0.55 at 600 nanometers. Next, dilute 100 microliters of 0.5 OD culture into 400 microliters of prepared 10%sputum filtrates in LB.Use 200 microliters of the dilution to seed the wells of the slide chambers. Allow the bacteria to attach for four hours at 37 degrees Celsius without shaking.After four hours, remove the media and gently wash the biofilm with 1X fresh LB.Replace the remaining media with 200 microliters of fresh LB.Allow the biofilms to grow at 37 degrees Celsius without shaking. Replace the media every 12 hours without washing until the biofilm is ready for microscopy. It's very important to gently wash the slides so as not to disrupt any attached bacteria.Following growth, remove the media from the chamber wells and gently wash each chamber two times with 300 microliters of sterile PBS. Next, to prepare the biofilm staining mixture, add one microliter of each dye provided in the viability kit to each milliliter of solution needed and mix the solution. The optimal amount of dye and staining time is determined empirically for each organism.Add 200 microliters of the staining mixture to each well of the chambered cover glass. Incubate the cover glass. After incubation, remove the staining mixture from the chambers and wash each well with 300 microliters of sterile PBS.Replace the PBS with fresh media. Finally, proceed with visualization via confocal microscopy. Representative images of Burkholderia cepacia complex, or BCC clinical isolates, following 48 hours of growth in chambered cover glass with media alone or in the presence of 10%sputum filtrates demonstrate that their presence can change the architecture of the biofilm.The images were analyzed with Comstat software to obtain key biofilm parameters, including the average thickness of the biofilm, which was increased when treated with 10%sputum. In order to appreciate the different factors'effects on biofilm growth, clinical isolates were grown in media only or with sputum and either was treated with or without antibiotic. After watching this video, you should have a good understanding of how to form and treat biofilms on chambered cover glass and prepare them for staining and confocal analysis.

Research

JoVE Journal

Immunology and Infection

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Using Click Chemistry to Measure the Effect of Viral Infection on Host-Cell RNA Synthesis

Usando Click Química para medir el efecto de la infección viral en el Host-Cell ARN Síntesis

Many RNA viruses have evolved the ability to inhibit host cell transcription as a means to circumvent cellular defenses. For the study of these viruses, ...

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Flow Cytometric Analysis of Particle-bound Bet v 1 Allergen in PM10

Análisis de citometría de flujo de partículas unida a Bet v 1 de alérgenos en el MP10

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Un modelo de cultivo por lotes In Vitro para estimar los efectos de los regímenes intervencionistas en la microbiota fecal humana

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