Name: rose bengal-mediated photodynamic therapy to inhibit candida albicans
Uploaded: 2022-03-24T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Rose Bengal-Mediated Photodynamic Therapy to Inhibit Candida albicans at JoVE.com

Dit werk heeft financiering ontvangen van het Center of Applied Nanomedicine, National Cheng Kung University van het Featured Areas Research Center Program in het kader van het Higher Education Sprout Project door het ministerie van Onderwijs (MOE) en het ministerie van Wetenschap en Technologie, Taiwan [MOST 109-2327-B-006-005] aan TW Wong. J.H. Hung erkent financiering van het National Cheng Kung University Hospital, Taiwan [NCKUH-11006018], en [MOST 110-2314-B-006-086-MY3].

1. voorbereiding van het aPDT-systeem
<ol><li>Knip vier groene lichtgevende diodes (LED's) uit een LED-strip (zie Tabel met materialen) en lijn ze uit met vier putjes van een 96-putplaat (figuur 1). OPMERKING: De LED's waren gerangschikt in een 4 x 3 array. De achterkant van de LED werd op een koellichaam geplakt om warmte te verspreiden tijdens de bestraling.</li>
	<li>Meet de invloedssnelheid11 van de LED bij 540 nm met een lic...

<ol>
	<li>Naglik, J. R., Challacombe, S. J., Hube, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Candida+albicans+secreted+aspartyl+proteinases+in+virulence+and+pathogenesis.">Candida albicans secreted aspartyl proteinases in virulence and pathogenesis.</a> Microbiology and Molecular Biology Reviews. 67 (3), 400-428 (2003).</li><li>Pappas, P. G., 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=Clinical+practice+guideline+for+the+management+of+candidiasis:+2016+update+by+the+Infectious+Diseases+Society+of+America.">Clinical practice guideline for the management of candidiasis: 2016 update by the Infectious Diseases Society of America.</a> Clinical Infectious Diseases. 62 (4), 1-50 (2016).</li><li>Ricotta, E. E., 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=Invasive+candidiasis+species+distribution+and+trends,+United+States,+2009-2017.">Invasive candidiasis species distribution and trends, United States, 2009-2017.</a> Journal of Infectious Diseases. 223 (7), 1295-1302 (2021).</li><li>Koehler, P., 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=Morbidity+and+mortality+of+candidaemia+in+Europe:+an+epidemiologic+meta-analysis.">Morbidity and mortality of candidaemia in Europe: an epidemiologic meta-analysis.</a> Clinical Microbiology and Infection. 25 (10), 1200-1212 (2019).</li><li>Toda, M., 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=Population-based+active+surveillance+for+culture-confirmed+candidemia+-+four+sites,+United+States,+2012-2016.">Population-based active surveillance for culture-confirmed candidemia - four sites, United States, 2012-2016.</a> Morbidity and Mortality Weekly Report Surveillance Summaries. 68 (8), 1-15 (2019).</li><li>Lee, C. N., Hsu, R., Chen, H., Wong, T. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Daylight+photodynamic+therapy:+an+update.">Daylight photodynamic therapy: an update.</a> Molecules. 25 (21), 5195 (2020).</li><li>Wainwright, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photodynamic+antimicrobial+chemotherapy+(PACT).">Photodynamic antimicrobial chemotherapy (PACT).</a> Journal of Antimicrobial Chemotherapy. 42 (1), 13-28 (1998).</li><li>Wong, T. W., 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=Indocyanine+green-mediated+photodynamic+therapy+reduces+methicillin-resistant+staphylococcus+aureus+drug+resistance.">Indocyanine green-mediated photodynamic therapy reduces methicillin-resistant staphylococcus aureus drug resistance.</a> Journal of Clinical Medicine. 8 (3), 411 (2019).</li><li>Kim, M. M., Darafsheh, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Light+sources+and+dosimetry+techniques+for+photodynamic+therapy.">Light sources and dosimetry techniques for photodynamic therapy.</a> Photochemistry and Photobiology. 96 (2), 280-294 (2020).</li><li>Wong, T. W., Sheu, H. M., Lee, J. Y., Fletcher, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photodynamic+therapy+for+Bowen's+disease+(squamous+cell+carcinoma+in+situ)+of+the+digit.">Photodynamic therapy for Bowen's disease (squamous cell carcinoma in situ) of the digit.</a> Dermatologic Surgery. 27 (5), 452-456 (2001).</li><li>Wong, T. W., 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=Photodynamic+inactivation+of+methicillin-resistant+Staphylococcus+aureus+by+indocyanine+green+and+near+infrared+light.">Photodynamic inactivation of methicillin-resistant Staphylococcus aureus by indocyanine green and near infrared light.</a> Dermatologica Sinica. 36 (1), 8-15 (2018).</li><li>Stasko, N., 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=Visible+blue+light+inhibits+infection+and+replication+of+SARS-CoV-2+at+doses+that+are+well-tolerated+by+human+respiratory+tissue.">Visible blue light inhibits infection and replication of SARS-CoV-2 at doses that are well-tolerated by human respiratory tissue.</a> Scientific Reports. 11 (1), 20595 (2021).</li><li>Crosbie, J., Winser, K., Collins, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mapping+the+light+field+of+the+Waldmann+PDT+1200+lamp:+potential+for+wide-field+low+light+irradiance+aminolevulinic+acid+photodynamic+therapy.">Mapping the light field of the Waldmann PDT 1200 lamp: potential for wide-field low light irradiance aminolevulinic acid photodynamic therapy.</a> Photochemistry and Photobiology. 76 (2), 204-207 (2002).</li><li>Feenstra, R. P., Tseng, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+fluorescein+and+rose+bengal+staining.">Comparison of fluorescein and rose bengal staining.</a> Ophthalmology. 99 (4), 605-617 (1992).</li><li>Demidova, T. N., Hamblin, M. R. <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+cell-photosensitizer+binding+and+cell+density+on+microbial+photoinactivation.">Effect of cell-photosensitizer binding and cell density on microbial photoinactivation.</a> Antimicrobial Agents and Chemotherapy. 49 (6), 2329-2335 (2005).</li><li>Shahid, H., 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=Duclauxin+derivatives+from+fungi+and+their+biological+activities.">Duclauxin derivatives from fungi and their biological activities.</a> Frontiers in Microbiology. 12, 766440 (2021).</li><li>Arendrup, M. C., Park, S., Brown, S., Pfaller, M., Perlin, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+CLSI+M44-A2+disk+diffusion+and+associated+breakpoint+testing+of+caspofungin+and+micafungin+using+a+well-characterized+panel+of+wild-type+and+fks+hot+spot+mutant+Candida+isolates.">Evaluation of CLSI M44-A2 disk diffusion and associated breakpoint testing of caspofungin and micafungin using a well-characterized panel of wild-type and fks hot spot mutant Candida isolates.</a> Antimicrobial Agents and Chemotherapy. 55 (5), 1891-1895 (2011).</li><li>Mukaremera, L., Lee, K. K., Mora-Montes, H. M., Gow, N. A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Candida+albicans+yeast,+pseudohyphal,+and+hyphal+morphogenesis+differentially+affects+immune+recognition.">Candida albicans yeast, pseudohyphal, and hyphal morphogenesis differentially affects immune recognition.</a> Frontiers in Immunology. 8, 629 (2017).</li><li>Hung, J. H., 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=Recent+advances+in+photodynamic+therapy+against+fungal+keratitis.">Recent advances in photodynamic therapy against fungal keratitis.</a> Pharmaceutics. 13 (12), 2011 (2021).</li><li>Martinez, J. D., 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=Rose+Bengal+photodynamic+antimicrobial+therapy:+a+pilot+safety+study.">Rose Bengal photodynamic antimicrobial therapy: a pilot safety study.</a> Cornea. 40 (8), 1036-1043 (2021).</li></ol>

Bemoedigende resultaten van klinische toepassingen van RB-PDT voor schimmelkeratitis zijn onlangs gemeld19. De absorptiepiek van RB ligt bij 450-650 nm. Het is essentieel om de fluence rate van de lichtbron te bepalen voor een succesvolle aPDT. Een hoge fluence (meestal >100 J/cm2) is vereist om kankercellen te behandelen, terwijl een lagere fluence naar verwachting geïnfecteerde laesies zal behandelen6. Een hoge fluence betekent een lange blootstellingstijd die...

C. albicans koloniseert in de gastro-intestinale en urogenitale tractus van gezonde personen en kan worden gedetecteerd als normale microbiota in ongeveer 50 procent van de individuen1. Als er een onbalans wordt gecreëerd tussen de gastheer en de ziekteverwekker, is C. albicans in staat om binnen te dringen en ziekte te veroorzaken. De infectie kan variëren van lokale slijmvliesinfecties tot meervoudig orgaanfalen2. In een multicenter surveillancestudie in de VS is ongeveer de helft van de isolaten van patiënten met invasieve candidiasis tussen 2009 en 2017 C. albicans3. Candidemie kan worden geassocieerd met hoge morbiditeitscijfers, mortaliteit, langdurig ziekenhuisverblijf4. Amerikaanse Centers of Disease Control and Prevention meldden dat ongeveer 7% van alle geteste Candida-bloedmonsters resistent zijn tegen het antischimmelmiddel fluconazol5. De opkomst van medicijnresistente Candida-soorten verhoogt de bezorgdheid om een alternatieve of adjuvante therapie voor antimycotische middelen te ontwikkelen.
Antimicrobiële fotodynamische therapie (aPDT) omvat het activeren van een specifieke fotosensitizer (PS) met licht op de piekabsorptiegolflengte van de PS6. Na excitatie brengt de aangeslagen PS zijn energie of elektronen over naar de nabijgelegen zuurstofmoleculen en keert terug naar de grondtoestand. Tijdens dit proces worden reactieve zuurstofsoorten en singletzuurstof gevormd en veroorzaken celschade. aPDT is op grote schaal gebruikt om micro-organismen te doden sinds de jaren 19907. Een van de voordelen van aPDT is dat meerdere organellen in een cel beschadigd raken door singlet zuurstof en/of reactieve zuurstofsoorten (ROS) tijdens bestraling; resistentie tegen aPDT is dus tot op de dag van vandaag niet gevonden. Bovendien meldde een recente studie dat de bacteriën die overleefden na aPDT gevoeliger werden voor antibiotica8.
De lichtbronnen die in aPDT worden gebruikt, zijn lasers, metalen halogeenlampen met filters, nabij-infrarood licht en light-emitting diode (LED)9,10,11,12. De laser levert een hoog lichtvermogen, meestal groter dan 0,5 W/cm2, dat de levering van een hoge lichtdosis in een zeer korte tijd mogelijk maakt. Het is veel gebruikt in gevallen waar een langere behandelingstijd onhandig is, zoals aPDT voor orale infecties. Het nadeel van een laser is dat de spotgrootte van verlichting klein is, variërend van een paar honderd micrometer tot 10 mm met een diffuser. Bovendien is laserapparatuur duur en heeft het specifieke training nodig om te kunnen werken. Aan de andere kant is het bestralingsgebied van een metalen halogeenlamp met filters relatief groter13. De lamp is echter te fors en te duur. LED-lichtbronnen zijn mainstream geworden van aPDT op dermatologisch gebied omdat het klein en goedkoper is. Het bestralingsgebied kan relatief groot zijn met een array-opstelling van de LED-lamp. Het hele gezicht kan tegelijkertijd worden verlicht9. Niettemin zijn de meeste, zo niet alle, LED-lichtbronnen die tegenwoordig beschikbaar zijn, ontworpen voor klinisch gebruik. Het is misschien niet geschikt voor experimenten in een laboratorium omdat het ruimte in beslag neemt en duur is. We hebben een goedkope LED-array ontwikkeld die erg klein is en uit een LED-strip kan worden gesneden en gemonteerd. De LED's kunnen in verschillende opstellingen worden gemonteerd voor verschillende experimentele ontwerpen. Verschillende omstandigheden van aPDT kunnen in één experiment worden voltooid in een 96-well plaat of zelfs een 384-well plaat.
Rose bengal (RB) is een gekleurde kleurstof die veel wordt gebruikt om de visualisatie van hoornvliesschade in menselijke ogen te verbeteren14. RB-gemedieerde aPDT heeft dodelijke effecten aangetoond op Staphylococcus aureus, Escherichia coli en C. albicans met ongeveer vergelijkbare efficiëntie als die van Toluidine blue O15. Deze studie toont een methode om het effect van RB-aPDT op multiresistente C. albicans te valideren.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>1.5 mL microfuge tube</td>
			<td>Neptune, San Diego, USA</td>
			<td>#3745.x</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5 mL round-bottom tube with cell strainer cap</td>
			<td>Falcon, USA</td>
			<td>#352235</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>96-well plate</td>
			<td>Alpha plus, Taoyuan Hsien, Taiwan</td>
			<td>#16196</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aluminum foil</td>
			<td>sunmei, Tainan, Taiwan</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aluminum heat sink</td>
			<td>Nanyi electronics Co., Ltd., Tainan, Taiwan</td>
			<td>BK-T220-0051-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge</td>
			<td>Eppendorf, UK</td>
			<td>5415R</td>
			<td>disperses heat from the LED array</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Graph pad prism software</td>
			<td>GraphPad 8.0, San Diego, California, USA</td>
			<td></td>
			<td>graphing and statistics software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Green light emitting diode (LED) strip</td>
			<td>Nanyi electronics Co., Ltd., Tainan, Taiwan</td>
			<td>2835</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Incubator</td>
			<td>Yihder, Taipei, Taiwan</td>
			<td>LM-570D (R)</td>
			<td>Emission peak wavelength: 525 nm, Viewing angle: 150&#176;; originated from https://www.aliva.com.tw/product.php?id=63</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Light power meter</td>
			<td>Ophir, Jerusalem, Israel</td>
			<td>PD300-3W-V1-SENSOR,</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Millex 0.22 &#956;m filter</td>
			<td>Merck, NJ, USA</td>
			<td>SLGVR33RS</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Multidrug-resistant Candida albicans</td>
			<td>Bioresource Collection and Research CenterBioresource, Hsinchu, Taiwan</td>
			<td>BCRC 21538/ATCC 10231</td>
			<td>http://catalog.bcrc.firdi.org.tw/BcrcContent?bid=21538</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>OD600 spectrophotometer</td>
			<td>Biochrom, London, UK</td>
			<td>Ultrospec 10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rose Bengal</td>
			<td>Sigma-Aldrich, MO, USA</td>
			<td>330000</td>
			<td>stock concentration 40 mg/mL = 4%, prepare in PBS, stored at 4 &#176;C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterilized glass tube</td>
			<td>Sunmei Co., Ltd., Tainan, Taiwan</td>
			<td>AK45048-16100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Yeast Extract Peptone Dextrose Medium</td>
			<td>HIMEDIA, India</td>
			<td>M1363</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

rose bengal-mediated photodynamic therapy to inhibit candida albicans

Invasieve Candida albicans-infectie is een belangrijke opportunistische schimmelinfectie bij de mens omdat het een van de meest voorkomende kolonisatoren van de darm, mond, vagina en huid is. Ondanks de beschikbaarheid van antischimmelmedicatie blijft het sterftecijfer van invasieve candidiasis ~ 50%. Helaas neemt de incidentie van resistente C. albicans wereldwijd toe. Antimicrobiële fotodynamische therapie (aPDT) kan een alternatieve of adjuvante behandeling bieden om de vorming van C. albicans biofilm te remmen en resistentie tegen geneesmiddelen te overwinnen. Rose bengal (RB)-gemedieerde aPDT heeft aangetoond effectieve celdoding van bacteriën en C. albicans. In deze studie wordt de werkzaamheid van RB-aPDT op multiresistente C. albicans beschreven. Een zelfgemaakte groene lichtgevende diode (LED) lichtbron is ontworpen om uit te lijnen met het midden van een put van een 96-well plaat. De gisten werden geïncubeerd in de putten met verschillende concentraties RB en verlicht met verschillende fluences van groen licht. De dodende effecten werden geanalyseerd met behulp van de plaatverdunningsmethode. Met een optimale combinatie van licht en RB werd 3-log groeiremming bereikt. Er werd geconcludeerd dat RB-aPDT mogelijk medicijnresistente C. albicans zou kunnen remmen.

Figuur 1 toont het aPDT-systeem dat in deze studie wordt gebruikt. Omdat hoge temperaturen aanzienlijke celdood kunnen veroorzaken, wordt de LED-array gekoeld door een elektrische ventilator en wordt een koellichaam gebruikt tijdens de bestraling om een constante temperatuur op 25 ± 1 °C te handhaven. Het warmte-effect kan worden verdisconteerd. Het hebben van een gelijkmatige lichtverdeling is ook een belangrijke bepalende factor voor een succesvolle aPDT; daarom is het van cruciaal bela...

Watch this Scientific Journal Video about Rose Bengal-Mediated Photodynamic Therapy to Inhibit Candida albicans at JoVE.com

Rose Bengal-Mediated Photodynamic Therapy to Inhibit Candida albicans

De groeiende incidentie van resistente Candida albicans is wereldwijd een ernstig gezondheidsprobleem. Antimicrobiële fotodynamische therapie (aPDT) kan een strategie bieden om resistente schimmelinfecties te bestrijden. Het huidige protocol beschrijft rose bengal-gemedieerde aPDT werkzaamheid op een multiresistente C. albicans stam in vitro.

Rose Bengal-Gemedieerde fotodynamische therapie om Candida albicans te remmen

Invasive Candida albicans infection is a significant opportunistic fungal infection in humans because it is one of the most common colonizers of the gut, ...

Deze studie is een eenvoudig, veelzijdig en gemakkelijk systeem om verschillende fotodynamische effecten op verschillende micro-organismen en cellen te onderzoeken. In dit systeem kan de LED in verschillende opstellingen worden geplaatst, afhankelijk van het experimentontwerp. Verschillende condities van PDT kunnen in één experiment worden geconputeerd in een 96-well plaat of zelfs een 384-well plaat.Deze techniek kan worden gebruikt om schimmelkeratitis te behandelen, waardoor wereldwijd ongeveer 150.000 mensen hun ogen verliezen ondanks intensieve behandelingen. Knip om te beginnen vier groene LED's uit een LED-strip en lijn ze uit met drie putjes van een 96-putplaat. Meet de vloeiendheidssnelheid van de LED op 540 nanometer met een lichtvermogensmeter.Houd een constante temperatuur op 25 graden Celsius met een elektrische ventilator die tijdens de bestraling naast de plaat is gemonteerd. Pluk met een steriele lus een enkele kolonie Candida albicans uit een agarplaat en voeg deze toe aan een gesteriliseerde glazen buis met drie milliliter YPD-medium. Incubeer de buis bij 25 graden Celsius met een rotatiesnelheid van 155 RPM gedurende 14 tot 16 uur om de gistcultuur te laten groeien.Verdun vervolgens de nachtcultuur met YPD-medium tot een OD 600-waarde van 0,5. Incubeer bij 30 graden Celsius met rotatie bij 155 RPM gedurende vier uur om de loggroeifase te bereiken. Herhaal de verdunning van de logfasecultuur met vers YPD-medium tot een OD 600-waarde van 0,65, om ongeveer één keer 10 tot de zevende kolonievormende eenheden per milliliter te krijgen.Bereid tegelijkertijd een 4% stockoplossing van rose bengal in 1X PBS. Filter steriliseren met een 0,22 micrometer filter. Voeg 111 microliter 2% rose bengal solution toe aan één milliliter logfasecultuur en kweek op verschillende tijdstippen bij kamertemperatuur om de absorptie van RB in de cellen te begrijpen.Centrifugeer op 16, 100 keer G gedurende 2 1/2 minuut bij kamertemperatuur en was de co-cultuur drie keer met één milliliter 1X PBS. Na het wassen resuspend de Candida albicans-cultuur in één milliliter 1X PBS. Verdeel voor elke aandoening de cultuur in drie verschillende putten in een plaat met 96 putten.Lijn de putten uit met de LED-array. Schakel in de aan licht blootgestelde groepen de elektrische ventilator en het licht in. Voer na bestraling tweemaal tienvoudige seriële verdunningen uit door 20 microliter van de co-kweekoplossing uit één put te nemen en toe te voegen aan een buis met 180 microliter 1X PBS.Laat vervolgens 20 microliter van elke seriële verdunning in één kwadrant van een YPD-agarplaat vallen om telbare kolonies op de plaat te verkrijgen. Fluorescerende microscopie toonde onmiddellijke kleuring van Candida albicans met rose bengal onder rode fluorescentie. Na 15 minuten incubatie waren de meeste cellen gekleurd met rose bengal, wat aangeeft dat het de cellen binnenkomt op een tijdsafhankelijke manier.Verder genereert activering van rose bengal met licht vrije radicalen en singlet zuurstof in de cellen, wat resulteert in celdood. Bij afwezigheid van rozen of bestraling werd geen celdood waargenomen. Candida albicans werd geremd na bestraling van groen licht in aanwezigheid van 0,2% rose bengal op een lichte dosisafhankelijke manier.Het is belangrijk dat eerst de 96-putplaat moet worden uitgelijnd met het midden van de LED. Ten tweede moet de gebruikte agarplaat grondig worden gedroogd om het mengen van afzonderlijke kolonies te voorkomen. De Candida albicans die op de plaat groeiden, kunnen verder worden gestuurd voor genanalyse, die kan beantwoorden hoe PDT de genexpressie van de cellen beïnvloedt.Deze technieken maken de weg vrij om te onderzoeken hoe PDT werkt op verschillende celtypen, kankercellen, bacteriën, schimmels of virussen met een eenvoudig, goedkoop en veelzijdig platform.

rose-bengal-mediated-photodynamic-therapy-to-inhibit-candida-albicans

Research

JoVE Journal

Immunology and Infection

Rose Bengal-Mediated Photodynamic Therapy to Inhibit Candida albicans

A 96 Well Microtiter Plate-based Method for Monitoring Formation and Antifungal Susceptibility Testing of Candida albicans Biofilms

Candida albicans remains the most frequent cause of fungal infections in an expanding population of compromised patients and candidiasis is now the third most common infection in US hospitals. Different manifestations of candidiasis are associated with biofilm formation, both on host tissues and/or medical devices (i.e. catheters). Biofilm formation carries negative clinical implications, as cells within the biofilms are protected from host immune responses and from the action of antifungals. We have developed a simple, fast and robust in vitro model for the formation of C. albicans biofilms using 96 well microtiter-plates, which can also be used for biofilm antifungal susceptibility testing. The readout of this assay is colorimetric, based on the reduction of XTT (a tetrazolium salt) by metabolically active fungal biofilm cells. A typical experiment takes approximately 24 h for biofilm formation, with an additional 24 h for antifungal susceptibility testing. Because of its simplicity and the use of commonly available laboratory materials and equipment, this technique democratizes biofilm research and represents an important step towards the standardization of antifungal susceptibility testing of fungal biofilms.

A 96 Well Microtiter Plate-based Method for Monitoring Formation and Antifungal Susceptibility Testing of Candida albicans Biofilms

We describe a simple, rapid and robust method for the formation of Candida albicans biofilms using 96 well microtiter plates and its utility in antifungal susceptibility testing of cells within biofilms.

Een 96 Goed microtiterplaat-gebaseerde methode voor de controle Formation en schimmelwerende gevoeligheid testen van Candida albicans Biofilms

Candida albicans remains the most frequent cause of fungal infections in an expanding population of compromised patients and candidiasis is now the third ...

Visualization of Biofilm Formation in Candida albicans Using an Automated Microfluidic Device

Candida albicans is the most common fungal pathogen of humans, causing about 15% of hospital-acquired sepsis cases. A major virulence attribute of C. albicans is its ability to form biofilms, structured communities of cells attached to biotic and abiotic surfaces. C. albicans biofilms can form on host tissues, such as mucosal layers, and on medical devices, such as catheters, pacemakers, dentures, and joint prostheses. Biofilms pose significant clinical challenges because they are highly resistant to physical and chemical perturbations, and can act as reservoirs to seed disseminated infections. Various in vitro assays have been utilized to study C. albicans biofilm formation, such as microtiter plate assays, dry weight measurements, cell viability assays, and confocal scanning laser microscopy. All of these assays are single end-point assays, where biofilm formation is assessed at a specific time point. Here, we describe a protocol to study biofilm formation in real-time using an automated microfluidic device under laminar flow conditions. This method allows for the observation of biofilm formation as the biofilm develops over time, using customizable conditions that mimic those of the host, such as those encountered in vascular catheters. This protocol can be used to assess the biofilm defects of genetic mutants as well as the inhibitory effects of antimicrobial agents on biofilm development in real-time.

Visualization of Biofilm Formation in Candida albicans Using an Automated Microfluidic Device

This protocol describes the use of a customizable automated microfluidic device to visualize biofilm formation in Candida albicans under host physiological conditions.

Visualisatie van Biofilm vorming in Candida albicans met behulp van een geautomatiseerd Microfluidic-apparaat

Candida albicans is the most common fungal pathogen of humans, causing about 15% of hospital-acquired sepsis cases. A major virulence attribute of C. ...

Deep Dermal Injection As a Model of Candida albicans Skin Infection for Histological Analyses

The skin is an extremely extended organ of the body and, due to this large surface, it is continuously exposed to microorganisms. Skin damage can easily lead to infections in the dermis which can, in turn, result in the dissemination of pathogens into the bloodstream. Understanding how the immune system fights infections at the very early stage and how the host can eliminate the pathogens is an important step to set the base for future therapeutic interventions. Here we describe a model of Candida albicans infection that can visualize the processes that occur early during an infection, including when the pathogen has passed the epithelial barrier, as well as the immune response elicited by the C. albicans invasion. We used this infection model to perform histological analyses that show the immune cells that infiltrate the skin as well as the presence and localization of the pathogen. Samples collected after the infection can be processed for RNA extraction.

Deep Dermal Injection As a Model of Candida albicans Skin Infection for Histological Analyses

Here we describe a protocol that allows histological and molecular analysis of skin samples after Candida albicans intradermal injection. This protocol maintains the structural integrity of the skin and allows for the localization of tissue-resident or newly recruited immune cells as well as the pathogen distribution.

Diepe dermale injectie als de een Model van Candida albicans infectie van de huid voor histologisch Analyses

The skin is an extremely extended organ of the body and, due to this large surface, it is continuously exposed to microorganisms. Skin damage can easily ...

Daily Phototherapy with Red Light to Regulate Candida albicans Biofilm Growth

Here, we present a protocol to assess the outcomes of per diem red light treatment on the growth of Candida albicans biofilm. To increase the planktonic growth of C. albicans SN425, the inoculums grew on Yeast Nitrogen Base media. For biofilm formation, RPMI 1640 media, which have high concentrations of amino acids, were applied to help biofilm growth. Biofilms of 48 h were treated twice a day for a period of 1 min with a non-coherent light device (red light; wavelength = 635 nm; energy density = 87.6 J&#183;cm-2). As a positive control (PC), 0.12% chlorhexidine (CHX) was applied, and as a negative control (NC), 0.89% NaCl was applied to the biofilms. Colony forming units (CFU), dry-weight, soluble and insoluble exopolysaccharides were quantified after treatments. Briefly, the protocol presented here is simple, reproducible and provides answers regarding viability, dry-weight and extracellular polysaccharide amounts after red light treatment.

Daily Phototherapy with Red Light to Regulate Candida albicans Biofilm Growth

Here, we present a protocol to assess the outcome of red light application on the growth of Candida albicans biofilm. A non-coherent red light device with the wavelength of 635 nm and energy density of 87.6 J&#183;cm-2 was applied throughout the growth of Candida albicans biofilms for 48 h.

Dagelijkse fototherapie met rood licht te reguleren Candida albicans Biofilm groei

Here, we present a protocol to assess the outcomes of per diem red light treatment on the growth of Candida albicans biofilm. To increase the planktonic ...

Visualization of Candida albicans in the Murine Gastrointestinal Tract Using Fluorescent In Situ Hybridization

Candida albicans is a fungal component of the gut microbiota in humans and many other mammals. Although C. albicans does not cause symptoms in most colonized hosts, the commensal reservoir does serve as a repository for infectious disease, and the presence of high fungal titers in the gut is associated with inflammatory bowel disease. Here, we describe a method to visualize C. albicans cell morphology and localization in a mouse model of stable gastrointestinal colonization. Colonization is established using a single dose of C. albicans in animals that have been treated with oral antibiotics. Segments of gut tissue are fixed in a manner that preserves the architecture of luminal contents (microorganisms and mucus) as well as the host mucosa. Finally, fluorescent in situ hybridization is performed using probes against fungal rRNA to stain for C. albicans and hyphae. A key advantage of this protocol is that it allows for simultaneous observation of C. albicans cell morphology and its spatial association with host structures during gastrointestinal colonization.

Visualization of Candida albicans in the Murine Gastrointestinal Tract Using Fluorescent In Situ Hybridization

The purpose of this protocol is to visualize Candida albicans cell shape and localization in the mammalian gastrointestinal tract.

Visualisatie van Candida albicans in de Murine gastro-intestinale tractus met behulp van fluorescerende in situ hybridisatie

Candida albicans is a fungal component of the gut microbiota in humans and many other mammals. Although C. albicans does not cause symptoms in most ...

Clarifying and Imaging Candida albicans Biofilms

The microbial fungus Candida albicans can undergo a change from commensal colonization to virulence that is strongly correlated with its ability to switch from yeast-form growth to hyphal growth. Cells initiating this process become adherent to surfaces as well as to each other, with the resulting development of a biofilm colony. This commonly occurs not only on mucosal tissue surfaces in yeast infections, but also on medical implants such as catheters. It is well known that biofilm cells are resistant to antifungal drugs, and that cells that shed from the biofilm can lead to dangerous systemic infections. Biofilms range from heavily translucent to opaque due to refractive heterogeneity. Therefore, fungal biofilms are difficult to study by optical microscopy. To visualize internal structural, cellular, and subcellular features, we clarify fixed intact biofilms by stepwise solvent exchange to a point of optimal refractive index matching. For C. albicans biofilms, sufficient clarification is attained with methyl salicylate (n = 1.537) to enable confocal microscopy from apex to base in 600 &#181;m biofilms with little attenuation. In this visualization protocol we outline phase contrast refractometry, the growth of laboratory biofilms, fixation, staining, solvent exchange, the setup for confocal fluorescence microscopy, and representative results.

Clarifying and Imaging Candida albicans Biofilms

To view and quantify the internal features of Candida albicans biofilms, we prepare fixed intact specimens that are clarified by refractive index matching. Then, optical sectioning microscopy can be used to obtain three-dimensional image data though the full thickness of the biofilm.

Verduidelijken en beeldvorming Candida albicans Biofilms

The microbial fungus Candida albicans can undergo a change from commensal colonization to virulence that is strongly correlated with its ability to switch ...

An Ex vivo Assay to Study Candida albicans Hyphal Morphogenesis in the Gastrointestinal Tract

Candida albicans hyphal morphogenesis in the gastrointestinal (GI) tract is tightly controlled by various environmental signals, and plays an important role in the dissemination and pathogenesis of this opportunistic fungal pathogen. However, methods to visualize fungal hyphae in the GI tract in vivo are challenging which limits the understanding of environmental signals in controlling this morphogenesis process. The protocol described here demonstrates a novel ex vivo method for visualization of hyphal morphogenesis in gut homogenate extracts. Using an ex vivo assay, this study demonstrates that cecal contents from antibiotic treated mice, but not from untreated control mice, promote C. albicans hyphal morphogenesis in the gut content. Further, adding back specific groups of gut metabolites to the cecal contents from antibiotic-treated mice differentially regulates hyphal morphogenesis ex vivo. Taken together, this protocol represents a novel method to identify and investigate the environmental signals that control C. albicans hyphal morphogenesis in the GI tract.

An Ex vivo Assay to Study Candida albicans Hyphal Morphogenesis in the Gastrointestinal Tract

The ex vivo assay described in this study using gut homogenate extracts and immunofluorescence staining represents a novel method to examine the hyphal morphogenesis of Candida albicans in the GI tract. This method can be utilized to investigate the environmental signals regulating morphogenetic transition in the gut.

Een Ex vivo Assay to Study Candida albicans Hyphal Morphogenesis in het maag-darmkanaal

Candida albicans hyphal morphogenesis in the gastrointestinal (GI) tract is tightly controlled by various environmental signals, and plays an important ...

Use of In Vivo Imaging to Screen for Morphogenesis Phenotypes in Candida albicans Mutant Strains During Active Infection in a Mammalian Host

Candida albicans is an important human pathogen. Its ability to switch between morphologic forms is central to&#160;its pathogenesis; these morphologic changes are regulated by a complex signaling network controlled in response to environmental stimuli. These regulatory components have been highly studied, but almost all studies use a variety of in vitro stimuli to trigger filamentation. To determine how morphogenesis is regulated during the pathogenesis process, we developed an in vivo microscopy system to obtain high spatial resolution images of organisms undergoing hyphal formation within the mammalian host. The protocol presented here describes the use of this system to screen small collections of C. albicans mutant strains, allowing us to identify key regulators of morphogenesis as it occurs at the site of infection. Representative results are presented, demonstrating that some regulators of morphogenesis, such as the transcriptional regulator Efg1, have consistent phenotypes in vitro and in vivo, whereas other regulators, such as adenyl cyclase (Cyr1), have significantly different phenotypes in vivo compared to in vitro.

Use of In Vivo Imaging to Screen for Morphogenesis Phenotypes in Candida albicans Mutant Strains During Active Infection in a Mammalian Host

This manuscript describes a method for screening moderately sized Candida albicans mutant libraries for morphogenesis phenotypes during active infection in a mammalian host using non-invasive confocal microscopy.

Gebruik van in vivo beeldvorming om te screenen op morfogenese fenotypes in Candida albicans mutante stammen tijdens actieve infectie bij een zoogdiergastheer

Candida albicans is an important human pathogen. Its ability to switch between morphologic forms is central to&#160;its pathogenesis; these morphologic ...

Effectieve aPDT met curcuminoïden voor orale candidiasis bij muizen

Curcuminoid-Mediated Antimicrobial Photodynamic Therapy on a Murine Model of Oral Candidiasis

Antimicrobial Photodynamic Therapy (aPDT) has been extensively investigated in vitro, and preclinical animal models of infections are suitable for evaluating alternative treatments prior to clinical trials. This study describes the efficacy of aPDT in a murine model of oral candidiasis. Forty mice were immunosuppressed with subcutaneous injections of prednisolone, and their tongues were inoculated using an oral swab previously soaked in a C. albicans cell suspension. Tetracycline was administered via drinking water during the course of the experiment. Five days after fungal inoculation, mice were randomly distributed into eight groups; a ninth group of untreated uninfected mice was included as a negative control (n = 5). Three concentrations (20 &#181;M, 40 &#181;M, and 80 &#181;M) of a mixture of curcuminoids were tested with a blue LED light (89.2 mW/cm2; ~455 nm) and without light (C+L+ and C+L- groups, respectively). Light alone (C-L+), no treatment (C-L-), and animals without infection were evaluated as controls. Data were analyzed using Welch&#39;s ANOVA and Games-Howell tests (&#945; = 0.05). Oral candidiasis was established in all infected animals and visualized macroscopically through the presence of characteristic white patches or pseudomembranes on the dorsum of the tongues. Histopathological sections confirmed a large presence of yeast and filaments limited to the keratinized layer of the epithelium in the C-L- group, and the presence of fungal cells was visually decreased in the images obtained from mice subjected to aPDT with either 40 &#181;M or 80 &#181;M curcuminoids. aPDT mediated by 80 &#181;M curcuminoids promoted a 2.47 log10 reduction in colony counts in comparison to those in the C-L- group (p = 0.008). All other groups showed no statistically significant reduction in the number of colonies, including photosensitizer (C+L-) or light alone (C-L+) groups. Curcuminoid-mediated aPDT reduced the fungal load from the tongues of mice.

Auteur in de schijnwerpers: onderzoek naar fotodynamische therapie met curcumine in een muizenmodel voor orale candidiasis

This protocol describes the application of antimicrobial Photodynamic Therapy (aPDT) in a murine model of oral candidiasis. aPDT was performed using a water-soluble mixture of curcuminoids and blue LED light.