Method Article
* Bu yazarlar eşit katkıda bulunmuştur
Hidradenitis Suppurativa hastalarından eksize edilen dokulardaki kutanöz sinüs yollarından (tüneller) titiz ve anaerobik organizmaları başarılı bir şekilde izole etmek için bir yöntem sergiliyoruz.
Hidradenitis Suppurativa (HS), ağrılı nodüller ve apseler ile kendini gösteren, cildin dermal katmanları içindeki sinüs yollarına (tünellere) ilerleyen, yaşam kalitesini ciddi şekilde azaltan önemli rahatsızlığa, kötü kokulu akıntıya, şekil bozukluğuna, kontraktürlere ve yara izlerine neden olan zayıflatıcı bir durumdur. HS, cilt mikrobiyomundaki değişikliklerle ilişkilidir, bağışıklık düzenlemesini ve cildin zararlı bakterilere karşı savunmasını etkiler. Yaygınlığına rağmen, HS mikrobiyomunun hastalık patolojisine katkısı ve tedaviye sınırlı yanıtı büyük ölçüde bilinmemektedir. Bugüne kadar, HS dokusu üzerinde yapılan çoklu 16S rRNA dizileme çalışmaları, Gram-negatif anaeroblarda bir artış ve cilt kommensallerinde bir azalma tanımlayarak yalnızca cins düzeyinde granülerlik elde etmiştir. HS'li bireylerde mikrobiyal disbiyozun daha derin bir şekilde anlaşılması, tedavi stratejilerini optimize etmek için esastır. Bu, HS mikrobiyomunu değerlendirmek için, cilt bozukluklarına odaklanan translasyonel çalışmalarda genellikle yeterince kullanılmayan bakteri türlerinin izolasyonu da dahil olmak üzere iki yönlü bir yaklaşım gerektirir. HS dokusundan tek tek mikroorganizmaların izole edilmesi, bakterilerin HS patogenezindeki rolünü aydınlatmak için çok önemlidir. Burada, anaerobik patojenleri HS tünel dokusundan başarılı bir şekilde izole etmek için tekrarlanabilir yöntemleri vurguluyor ve HS'deki bakteri rolünü anlamada ilk ve en kritik adımı sağlıyoruz. Bu yöntem, HS'ye mikrobiyal katkılara yönelik hedefli araştırmaların ve bu kronik durumun karmaşık mikrobiyal yükünü ele alan daha etkili, kişiselleştirilmiş tedavi stratejilerinin geliştirilmesinin yolunu açmaktadır.
Hidradenitis Suppurativa (HS), cildin dermal ve deri altı katmanlarında oluşan sinüs yollarına (tüneller) ilerleyen, belirgin ağrıya neden olan, pürülan akıntı, şekil bozukluğu ve zayıflatıcı psikososyal sekellere neden olan nodüller ve apseler ile karakterize yaygın bir dermatolojik durumdur 1,2. HS, tipik olarak geç ergenlik veya erken yetişkinlik döneminde ortaya çıkan renkli tenli kadınları ve bireyleri orantısız bir şekilde etkiler2. Durumun şiddetli fiziksel semptomları, yaşam kalitesini ciddi şekilde azaltabilen depresyon, anksiyete ve sosyal izolasyon dahil olmak üzere derin psikososyal etkisi ile birleşir3. İlerlemiş hastalık evresinde oluşan HS tünelleri, hastaların şu anda onaylanmış biyolojik tedaviye yanıt verme olasılığını önemli ölçüde azaltmaktadır ve cerrahi eksizyon tek tedavi yaklaşımı olmaya devam etmektedir 4,5.
Çok sayıda çalışma, HS tünelleri ile ilişkili mikrobiyomu karakterize etmiş, anaerobik patojenlerin prevalansını ve kutanöz kommensallerin bolluğunun azaldığını göstermiştir 6,7,8, son çalışmalar Porphyromonas spp. (tip I) ve Prevotella spp. (IV) diğer cinslerin yanı sıratünellerde 9. Başka bir çalışma, doku örneklemesinin derinliğine göre HS mikrobiyomunda varyasyon buldu ve tünel dokusundaki mikrobiyal bileşimin benzersizliğini doğruladı10. Ek olarak, disbiyozun HS'deki bağışıklık tepkisini etkilediği gösterilmiştirve bu da hastalık patogenezinde mikropların rolünü daha da etkilemektedir 11,12,13,14. Klindamisin, rifampisin ve tetrasiklinlerle uzun süreli sistemik antibiyotik tedavisi kullanımda olmasına ve etkilenen hastalarda drenaj tünellerinin sayısında bir azalma göstermesinerağmen 15,16, HS'deki antibiyotiğe dirençli anaerobik patojenler hakkındaki veriler bilinmemektedir. Şimdiye kadar, HS tünellerinden bakteri suşlarının izole edilmesi rapor edilmemiştir, bu da yeni antimikrobiyal tedaviler üzerine yapılan çalışmaları ve patojenlerin HS hastalık patogenezine katkısının derinlemesine değerlendirilmesini sınırlamaktadır. Patojenlerin izolasyonu için yöntemlerin standardizasyonu, yalnızca HS'nin patogenezindeki bakteri rolüne ilişkin gerçek içgörüleri kolaylaştırmakla kalmayacak, aynı zamanda daha hedefli ve gelişmiş müdahalelere doğru çeviriye de izin verecektir.
Burada, mikroorganizmaları HS tünel dokusundan başarılı bir şekilde izole etmek için bir yöntemi vurguluyoruz. Tek tek bakteri türlerini izole etmek, HS patolojisindeki rollerini anlamada çok önemli bir ilk adımdır. Bu yöntem, HS'ye mikrobiyal katkılara yönelik hedefli araştırmaların ve bu kronik durumda bakteriyel patojenleri ele alan daha etkili, kişiselleştirilmiş tedavi stratejilerinin geliştirilmesinin yolunu açmaktadır.
Bu protokol, Miami Üniversitesi'ndeki Kurumsal İnceleme Kurulu (IRB) tarafından onaylanmıştır (protokol #20200187). Bilgilendirilmiş onam, HS tüneli teşhisi konan hastalardan (n = 18, ortalama yaş ± standart sapma = 30.9 ± 9.4, 12 kadın, 6 erkek) ve/veya yasal vasi(ler)inden işlem öncesinde herhangi bir endişe veya sorunun ele alınmasına izin vermek için alınır.
1. Hasta numunesi toplama
2. HS cilt işleme
Bu çalışmada, HS tünellerinden anaerobik bakterilerin izolasyonu ve karakterizasyonu için bir protokol tanımlanmıştır. Bu protokol, HS'nin patogenezine mikrobiyal katkıyı anlamamızı artırmak için in vitro, ex vivo ve in vivo cilt enfeksiyonu modellerini kullanarak bu bakterilerin işlevini ve virülansını test etme potansiyeli yaratması açısından yeni ve dikkate değerdir. İlk olarak, rezeke edilmiş deriden tüneller steril forseps ile incelenerek tanımlanmıştır (Şekil 1A). Tünelleri nodüllerden ve apselerden ayırt ettik, çünkü ikincisi cilt yüzeyinin altına bağlanmaz. Tünellerden 6 mm tam kalınlıkta punch biyopsileri alın ve bunları ağırlıklı olarak Porphyromonas sp. ve Prevotella sp. gibi Gram-negatif bakterileri seçmek için LKV agar kullanan bakteri kültürleri için anaerobik koşullar altında koruyun. TSA II %5 SB agar plakaları, Peptoniphilus sp. ve Streptococcus dahil olmak üzere hem Gram-negatif hem de Gram-pozitif bakterilerin büyümesine izin verir Sp. Elde edilen koloniler, hemoliz bölgesi olan veya olmayan farklı renkler (örneğin siyah, sarı, beyaz vb.), boyutlar ve şeffaflık dahil olmak üzere morfolojilerde farklıdır (Şekil 1B). 3 gün içinde büyüyen kolonilerin fakültatif anaerobları temsil etme olasılığı daha düşüktür ve genellikle Staphylococcus ve Corynebacterium türlerini içerir. Anaeroblar, 7-14 günlük büyümeden sonra ortaya çıkabilir ve genellikle pigmentli veya yarı saydam çok küçük kolonilerle ortaya çıkabilir. Bu nedenle, ilk kaplamadan sonra 2-4 gün içinde erken ortaya çıkan koloniler karakterize edilebilir ve korunabilir, ancak bunlar genellikle tünele özgü mikrobiyomu temsil etmeyen türlerdir ve sıklıkla yüzeysel deriden ve tünelden farklı nodüllerden izole edilir. Amplikon dizilimi kullanılarak izole edilen ve sınıflandırılan temsili zorunlu ve fakültatif anaerobik türler arasında Prevotella sp, Peptoniphilus sp, Porphyromonas sp, Streptococcus anginosus, Staphylococcus lugdunensis, Parvimonas micra, Proteus mirabillis ve Actinotignum schaalii bulunur. Tünel yapılarını içermeyen (tünelden uzakta) HS derisinden bakteri izolasyonu da her iki doku kaynağındaki farklılıkları tam olarak belirleyebileceği ve tünele özgü bakterilerin seçimini kolaylaştırabileceği için önemlidir. Daha da önemlisi, prosedürün sterilite kontrolü esastır ve büyüme sağlamamalıdır.
Histoloji aynı zamanda klinik olarak tanımlanmış tünellerin doğrulanması olarak da hizmet etti, çünkü HS morfolojisi bireysel numuneler içinde bile karmaşık ve oldukça değişkendir18. Tünel histolojisi, daha önce tarif edilen literatür12 ile tutarlı olarak, mevcut olduğunda, üstteki yüzey epiteline benzeyen lümende değişken epitelizasyon gösterdi (Şekil 3). Lümende, HS tünellerinin12 ayırt edici özelliği olan sağlam iltihabı yansıtan yoğun enflamatuar infiltrasyon ile birlikte bakteri bağlanması için bir yüzey görevi görebilen keratin açısından zengin malzeme de bulundu. Bazı örneklerde, tünel epiteli de lümen boyunca kalınlaşmış doku yamaları olarak görünen büyük ölçüde görüntülendi. Birden fazla 8 mm tam kalınlıkta zımbaların toplanması mümkündü ve tüm tünelin ve çevresindeki yapıların yakalanmasına izin verdiği için temsili histolojik değerlendirme sağladı (Şekil 3).
Şekil 1: HS tünellerinden mikrobiyal suşların izolasyonu. (A) Steril forseps ile sondalama yoluyla deri örneğinde bir tünel tanımlandı. (B) Anaerobik bir taşıma şişesinde taşınan tünel dokusundan çizgili temsili kan agar plakaları gösterilmiştir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 2: Temsili 16S rDNA amplikon jel elektroforezi. Numune 1-6, jel elektroforezi ile analiz edilen farklı bakteri kolonilerinden elde edilen 16S rDNA PCR ürünlerini temsil eder ve her şerit benzersiz bir koloniye karşılık gelir. Negatif kontrol, PCR reaksiyonunun özgüllüğünü doğrulayan DNA içermez. Spesifik 16S rDNA bantlarının varlığı, bakteri kolonilerinden başarılı bir amplifikasyonu gösterir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 3: Epitelize tüneli gösteren temsili histoloji. Siyah kesikli çizgi, tünel lümenini özetler; beyaz kesikli çizgi, tünel epitelini ana hatlarıyla belirtir; Mavi çizgi, yüzeysel cilt, epidermis ve dermis arasındaki bazal zarı gösterir. Ölçek çubuğu = 500 μm. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Bu çalışmada, HS tünellerinde bakteri kolonize eden bakterilerin izole edilmesi ve bakımı için yeni bir yöntem sunulmaktadır. Bu tekrarlanabilir yöntem, sadece bu patolojik yapılarda bulunan suşların derinlemesine karakterizasyonuna izin vermekle kalmayacak, aynı zamanda HS patogenezinde spesifik mikropların rolünü araştıran sonraki fonksiyonel çalışmaları da mümkün kılacaktır. Protokolün kritik adımları, HS tünellerinden canlı titiz mikroorganizmaların korunmasını kolaylaştıran anaerobik ortamda doku toplama ve taşımayı içerir. Herhangi bir çalışmada olduğu gibi, hastaların çeşitli çevresel maruziyetleri, hijyenik uygulamalar, ilaçlar, hastalığın şiddeti ve komorbiditeleri gibi dokunun mikrobiyomunu etkileyebilecek cilt dezenfektanları ve lokal anestezi kullanımı gibi cerrahi prosedürlerle ilişkili olanlar da dahil olmak üzere sınırlamalar devam etmektedir19. Ek olarak, lazer prosedürü sırasında üretilen ısının mikrobiyal canlılığı etkileyebileceğini kabul ederek, bakteriler HS dokusundan eksizyon bölgesinden uzakta izole edildi ve mikrobiyom bileşimi üzerindeki potansiyel etkiden kaçınıldı. HS'li hastalar ayrıca sıklıkla topikal ve/veya sistemik antibiyotiklerin yanı sıra cilt kolonizasyonunu etkileyebilecek immünosupresan ilaçlarla tedavi edilir20. Bu faktörler, numune toplama ve işlemedestandardizasyonu 18 daha da önemli hale getirmektedir. Ayrıca bakterilerin belirli bir yüzdesinin kültürlenemez olduğunu da biliyoruz. Bununla birlikte, protokoller, HS mikrobiyom çalışmalarında tanımlanan en temsili türleri izole etmek için optimize edilmiştir. Bulgularımız, bu çalışmada izole edilen HS tünellerinden gelen bakteriler Prevotella sp, Peptoniphilus sp, Porphyromonas sp, Staphylococcus lugdunensis, Streptococcus anginosus, Parvimonas micra, Proteus mirabillis ve Actinotignum schaalii içerdiğinden, HS tünelleri 6,7,8 üzerindeki önceki mikrobiyom çalışmaları ile uyumludur. Ek olarak, DNA izolasyonu için korunan doku, metagenomik veya amplikon dizileme yaklaşımı ile mikrobiyom çalışmaları ile doğrulama için kullanılabilir. Bu standartlaştırılmış yaklaşımla, HS'de gelecekteki mikrobiyom çalışmalarının doku koleksiyonunu ve tekrarlanabilirliğini de iyileştirmeyi umuyoruz.
Açıklanan yöntem, konakçı-patojen etkileşim çalışmaları da dahil olmak üzere, HS patojeninin hastalık patogenezinin çeşitli yönlerine katkılarını daha iyi anlamamız için zemin hazırlar. Son çalışmalar, insan keratinositlerinin HS 12,13'te tanımlanan baskın türlerden ticari olarak temin edilebilen ATCC suşlarına tepkisini karakterize etmiştir. Bununla birlikte, kullanılan ATCC suşları, HS dokusundan ziyade balgam, serviko-fasiyal lezyonlar ve ampiyemlerden izole edildi ve insan durumunu, özellikle HS tünellerini temsil edenleri taklit eden daha güvenilir HS modellerine olan ihtiyacı vurguladı21. Bu yöntem aynı zamanda HS tünellerinden izole edilen bakteri suşlarının bankalanmasını mümkün kılar, bu da daha büyük ölçekli fonksiyonel testleri kolaylaştırma ve HS tünellerinin gelişimi ve ilerlemesinde patojenlerin rollerini aydınlatma potansiyeline sahiptir. Daha da önemlisi, tünel patojenlerinin izolasyonu, hastalık alevlenmelerini tedavi etmek için doksisiklin ve klindamisin gibi topikal ve sistemik antibiyotiklerin sık kullanımı bağlamında bilinen antimikrobiyal duyarlılığın ve antibiyotik direncinin prevalansının daha fazla değerlendirilmesini de sağlar22. Tünel patojenleri ayrıca biyolojik tedaviye değişken hasta yanıtına da katkıda bulunabilir14. Bu nedenle, antibiyotik kullanımını daraltmak için tedavi seçimini optimize etmek ve patojene özgü tedavilerin geliştirilmesi de dahil olmak üzere, HS tünel patojenlerini kullanan çalışmalar için büyük bir translasyon potansiyeli vardır, böylece antibiyotik direnci riskini azaltır. Ayrıca, mikrobiyomun HS'deki bileşimini analiz etmek, hastalığın ilerlemesini ve nüks risklerini değerlendirmek için tanısal ve prognostik araçlarda iyileştirmelere izin verebilir. Özetle, daha ileri karakterizasyon ve fonksiyonel çalışmalar için HS tünellerinden bakterileri izole etmek ve korumak için pratik ve tekrarlanabilir bir yöntem sunduk.
Yazarlar herhangi bir çıkar çatışması bildirmemektedir.
Bu çalışma R01AR083385 (IP, MTC, HLT), P50MD017347 (TG, IP, HLT) ve HS Foundation Danby araştırma bursu (TG) tarafından desteklenmiştir. Bu çalışma ayrıca Miami Üniversitesi Miller Tıp Fakültesi Analitik Görüntüleme Çekirdek Tesisi'ndeki VS120 Slayt Tarayıcı evi için NIH hibesi 1S1OD023579-01 ile desteklenmiştir.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
6mm punch biospy | INTEGRA | 33-36 | Other suppliers can be used |
8mm punch biospy | INTEGRA | 33-37 | Other suppliers can be used |
Agarose | Sigma Aldrich | A9539 | Other suppliers can be used |
Anaerobic Chambers | BD | 260672 | |
Anaerobic Transport Media | Anaerobic Systems | AS-911 | |
Brain heart Infusion Agar | Anaerobic Systems | AS-6426 | |
CO2 gaspak | BD | 260678 | |
Difco Reinforced Clostridial Medium | BD | 218081 | |
Glycerol | SIGMA | G5516-1L | Other suppliers can be used |
Hard shell PCR plates | BIO-RAD | HSP9601 | Other suppliers can be used |
Incubator | VWR | Symphony | Any callibrated incubator can be used |
Inoculation loops | VWR | 76544-926 | Other suppliers can be used |
LKV agar | HARDY Diagnostics | A60 | |
Microbial DNA-Free Water | Qiagen | 338132 | |
Nunc CryoTube | Thermo scientific | 377267 | Other suppliers can be used |
PCR (CFX Connect Real Time System) | BIO-RAD | CFX Connect Optics Module | Regular Themocycler can be used |
PEA agar | HARDY Diagnostics | A93 | |
Q5 High Fidelity 2X Master Mix | BioLabs | M0492S | |
QIAquick PCR Purification Kit | QIAGEN | 28104 | |
Reinforced clostridia media | BD | 218081 | |
Thin Forceps | Millipore Sigma | F4017 | Other suppliers can be used |
Trypticase Soy Agar (TSA II) with 5% sheep blood | Thermo scientific | 221261 |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır