Метилен көгү биоплёнкаларга каршы: жарык менен активдештирилген лабораториялык изилдөөлөр эмнени өлчөйт

Биоплёнка — суюктукта калкып жүргөн клеткалардын тобу эмес. Ал — түзүлүш: бетке жабышкан клеткалар өздөрү түзгөн полисахариддерден, белоктордон жана клеткадан тышкаркы ДНКдан турган матрицанын ичинде жайгашат; кычкылтек менен азык заттарынын концентрациясы сыртынан ичине карай өзгөрөт. Дал ушул түзүлүштөн улам суспензиядагы бактерияларды бир нече мүнөттө өлтүргөн кошулма ошол эле организмдер биоплёнка түрүндө өстүрүлгөндө таасирсиз болуп калышы мүмкүн. Метилен көгү жана биоплёнкалар жөнүндө ар кандай тыянак ушул түзүлүштү эске алуу менен чечмеленүүгө тийиш, анткени клеткаларга канча боёк, ал эми боёкко канча жарык жетерин матрица аныктайт.

Бул сереп так үч булакты камтыйт. Бирөө жалпы маалымат берет. Экөө — лабораториялык эксперименттер. Алардын ролдорун өз-өзүнчө кароо — бул ыкманын өзөгү. Мындай мамиле бул темадагы эң кеңири тараган катадан, башкача айтканда, лабораториялык идиште алынган натыйжаны адамдагы инфекцияны дарылоонун далили катары келтирүүдөн сактайт.

Жалпы маалымат берген булак микробдорду өлтүрүү жөнүндө эмес, химия жөнүндө

Үч булактын эң эскиси — 2005-жылы жарыяланган фенотиазиний фотосенсибилизаторлорун иштеп чыгуу боюнча баяндама сереп. Анда метилен көгүнүн 19-кылымдагы боёктон рактын фотодинамикалык терапиясын, кийинчерээк фотодинамикалык антимикробдук химиотерапияны иштеп чыгуу үчүн негизги кошулмага айланган жолу баяндалат. Анын салымы түзүлүш менен активдүүлүктүн байланышын түшүндүрүүдө: хромофордун метилдениши липофилдүүлүктү, синглеттик кычкылтектин чыгымын жана жарыкка байланышкан бактерициддик күчүн жогорулатат, ошол эле учурда активдүүлүгү төмөн лейко-формага чейин калыбына келүүнү жайлатат. Ошондой эле бул тармактын көйгөйү ачык айтылат. Көпчүлүк эмгектерде стандарттуу коммерциялык боёктор колдонулган, ал эми туунду кошулмаларды иштеп чыгууга салыштырмалуу аз көңүл бурулган.

Бул серепти тема тууралуу түшүнүгүңүздүн механизмге арналган бөлүгү үчүн колдонуңуз: жарык боёкту дүүлүктүрөт, триплеттик абал кычкылтек менен II типтеги энергия өткөрүү аркылуу аракеттенип синглеттик кычкылтекти же I типтеги электрон өткөрүү аркылуу радикалдарды пайда кылат. Ушундай көп факторлуу таасирден улам кадимки туруктуулук механизмдери фотодинамикалык өлтүрүүгө каршы начар иштейт. Бул серепти логарифмдик азаюунун далили катары келтирбеңиз. Анда мындай көрсөткүч өлчөнгөн эмес. Бул механизмдин негизиндеги кеңири фотохимия фотодинамикалык терапиянын далилдер жыйнагында баяндалган, ал эми белгилүү бир лампа аны ишке киргизе аларын аныктаган толкун узундугуна байланыштуу эрежелер метилен көгү кызыл жарыкты кантип сиңирери тууралуу макалада каралган.

Биоплёнка боюнча эки эксперимент, натыйжаны баалоонун эки башка түшүнүгү

Эки эксперименттик эмгек тең метилен көгүнүн ооз көңдөйүндөгү биоплёнкаларга 660 nm толкун узундугундагы фотодинамикалык таасирин текшерет, бирок башка жагынан дээрлик эч нерсеси окшош эмес. Микробдук коомдоштуктары, жашы, боёктун формалары, жарык дозалары жана эң негизгиси жыйынтык көрсөткүчтөрү ар башка. Ушул айырмачылык — макаланын негизги темасы жана төмөндөгү атайын түзүлгөн салыштыруунун өзөгү.

Биринчиси — 2024-жылы жарыяланган жетилген, көп түрдүү, бүйлө алдындагы биоплёнканы in vitro изилдөө. Отуз үч түр Calgary Biofilm Device түзмөгүнүн полистирол төөнөгүчтөрүндө чогуу өстүрүлгөн. Алар анаэробдук шартта азыктандырылып, 72 сааттан кийин азык чөйрөсү алмаштырылган жана өстүрүү жалпы эсепте болжол менен 7 күнгө чейин улантылган. Таасир этүү үчүн 0.01 пайыздык эркин метилен көгү жана 660 nm кызыл LED колдонулган: кубаттуулук тыгыздыгы ар бир чарчы cm үчүн болжол менен 330 mW, аралык 2 mm, убакыт 5 мүнөт болгон. Эсептегенде бул ар бир чарчы cm үчүн болжол менен 99 J түзөт. Изилдөө төрт топтон турган так фактордук схемага негизделген: таасир этилбеген көзөмөл тобу, жарыксыз боёк, боёксуз жарык жана боёк менен жарык.

Экинчиси — 2021-жылы жарыяланган ооз көңдөйүнүн биоплёнкасын алгач түзгөн микроорганизмдерди in vitro изилдөө. Streptococcus уруусунун төрт түрү 1 пайыз сахароза кошулган 96 уячалуу планшеттерде 24 саат чогуу өстүрүлгөн. Фотосенсибилизатор катары бета-циклодекстрин нанобөлүкчөлөрүнө бириктирилген, концентрациясы 4.65 микромоляр болгон метилен көгү колдонулган. Бул жеткирүү формасы боёкту биоплёнканын тоскоолдуктарынан өткөрүү үчүн түзүлгөн. Эки жарык булагы тең 660 nm кызыл жарык чыгарып, 90 секунд колдонулган, бирок дозалары кескин айырмаланган: лазер тобунда ар бир чарчы cm үчүн 320 J, LED тобунда ар бир чарчы cm үчүн 8.1 J. Көзөмөл топторуна жарыксыз боёк, лазер гана, LED гана, терс көзөмөл катары туздуу эритме жана антимикробдук салыштыруу эталону катары 0.2 пайыз хлоргексидин кирген.

7 күндүк, 33 түрдөн турган анаэробдук коомдоштук менен 24 сааттык, 4 түрдөн турган алгачкы колонизаторлордун биоплёнкасы — эки башка өлчөө тутуму. Төмөндө келтирилген сандарды орточолоштурууга болбойт.

Ар бир изилдөө чындыгында эмнени өлчөгөн

Жетилген биоплёнка изилдөөсүндө жыйынтык көрсөткүчтөр катары TTCнин калыбына келиши аркылуу өлчөнүп, 485 nm толкун узундугунда окулган метаболизмдик активдүүлүк жана 33 түргө арналган зонддор менен жүргүзүлгөн шахматтык торчо ыкмасындагы ДНК–ДНК гибриддештирүү аркылуу аныкталган бактериялардын саны колдонулган. Аныктоо чеги болжол менен 10,000 клетка болгон. Жашоого жөндөмдүү микроорганизмдерди саноо үчүн себүү, кристаллдык кызгылт көк боёк менен биомассаны өлчөө, тирүү жана өлүк клеткаларды сүрөттөө же кайра өсүүнү кийинки байкоо жүргүзүлгөн эмес. LED гана колдонулганда, LED колдонулбаган топторго салыштырмалуу метаболизмдик активдүүлүк болжол менен 50 пайызга, ал эми боёк менен LED колдонулганда болжол менен 55 пайызга азайган. Боёк гана колдонулган топ статистикалык жактан таасир этилбеген көзөмөл тобу менен бир топко кирген. ДНК боюнча эсептелген сандарда боёк гана, LED гана жана боёк менен LED топторунун баары көзөмөлдөн статистикалык жактан маанилүү деңгээлде төмөн болгон, бирок бул үч топтун ортосунда маанилүү айырма болгон эмес. Авторлор мунун маанисин түз айтышат: колдонулган таасирлер калыптанып, бетке жабышкан көп микробдуу биоплёнканы жок кылган эмес. Жетилген пародонттук биоплёнканын түзүлүшүн механикалык жол менен бузуу керек, ал эми фотодинамикалык ыкмалар эң көп дегенде кошумча каражат боло алат.

Алгачкы колонизаторлорду изилдөөдө жыйынтык көрсөткүч селективдүү өстүрүү чөйрөлөрүндө өстүрүлүп алынган жашоого жөндөмдүү микроорганизмдердин саны болгон; ал логарифмдик шкалада көрсөтүлгөн. Жарыксыз боёк тобу туздуу эритме тобунан айырмаланган эмес. Жарык менен активдештирилген эки топ тең — лазер менен капсулаланган боёк жана LED менен капсулаланган боёк — терс көзөмөлгө салыштырмалуу жашоого жөндөмдүү микроорганизмдердин санын болжол менен 4 log чейин азайткан. Бул ошол көрсөткүч боюнча 10,000 эсе же 99.99 пайыз азаюуга барабар. Эки топ тең хлоргексидинден статистикалык жактан айырмаланган эмес. Жарык гана жана караңгыда боёк гана колдонулган топтордун маанилери өзүнчө ишенимдүү логарифмдик сандар катары берилген эмес. Ошондуктан так жыйынтык эмгек колдогон чекте калат: жарык менен активдештирилген капсулаланган боёк азаюуга алып келген, караңгыдагы боёк мындай таасир берген эмес, ал эми бул жаш биоплёнка моделинде таасирдин көлөмү антисептикалык эталонго дал келген.

Эки эмгектин бири да таасирден кийинки кайра өсүүнү, калган биомассаны же матрицанын түзүлүшүн өлчөгөн эмес. CFU азайганы калган матрица жөнүндө эч нерсе айтпайт. Метаболизмдин төмөндөшү тирүү калгандар жөнүндө эч нерсе айтпайт. ДНК боюнча эсеп кимдин тирүү экенин көрсөтө албайт.

Талдоо ыкмаларын жана жыйынтык көрсөткүчтөрүн салыштыруу

Бул таблица — макаланын салыштыруу материалы. Бир изилдөө эмнени далилдей турганын көрүү үчүн сап боюнча, ал эми эки изилдөө тең кайсы суроолорго жооп бербей турганын көрүү үчүн мамыча боюнча окуңуз.

Үч айырмачылык өзгөчө көңүл бурууга татыктуу. Биринчиден, жетилген моделде жарык гана колдонулган топ метаболизмдик таасирдин дээрлик баарын түшүндүрөт, ошондуктан 55 пайыздык көрсөткүч боёк аркылуу өлтүрүүнү билдирбейт. Экинчиден, жаш моделде караңгыдагы форма таасирсиз, ал эми натыйжа жарык менен гана пайда болот; бул — жарык менен активдешүүнүн белгиси. Үчүнчүдөн, ДНК боюнча эсептелген сандардын 80 пайызга азайышы математикалык жактан болжол менен 0.7 log болмок, эгер өзгөрмө жашоого жөндөмдүү микроорганизмдердин саны болсо. Бирок бул жерде андай эмес, ошондуктан аны эч качан өлтүрүүнүн логарифмдик көрсөткүчү катары келтирүүгө болбойт. Тиш биоплёнкасына байланыштуу кошумча маалымат ооз көңдөйүндөгү биоплёнка жана стоматологиялык изилдөөлөр жыйнагында топтолгон. Ал эми изилдөөлөрдөгү моделдерди, киргизүү жолдорун жана жыйынтык көрсөткүчтөрүн өз-өзүнчө кароонун жалпы ыкмасы лабораториялык ыкмалар боюнча колдонмодо кеңири баяндалган.

Эмне үчүн биоплёнка изилдөөлөрүн чечмелөөнүн өзүнчө эрежелери керек

Метилен көгүнүн биоплёнкага таасири боюнча натыйжа өзү алынган планшеттен тышкары кандайдыр бир мааниге ээ болорун төрт өзгөрмө аныктайт.

Биринчиси — биоплёнканын жашы жана матрицасы. Эски биоплёнкалар калыңыраак, алардын кайчылаш байланыштары көбүрөөк жана боёктун ичине өтүшү кыйыныраак болот. 2021-жылкы эмгектин авторлору негизги чектөөлөр катары боёктун өтүшүн жана жарыктын уюшкан биоплёнка аркылуу начар таралышын аташат. Циклодекстринге капсулалоо сыяктуу ташуучу стратегиялар дал ушул чектөөнү чечүүгө багытталган. Ошондуктан препараттын формасы жөн гана майда-чүйдө эмес, эксперименттик өзгөрмө болуп саналат.

Экинчиси — дозанын эсеби. Бул жерде бир эле толкун узундугундагы энергетикалык экспозициянын маанилери дээрлик кырк эсе айырмаланып, ар бир чарчы cm үчүн 8.1 Jден 320 Jге чейин жетет. Нурлануунун кубаттуулук тыгыздыгы болсо ар бир чарчы cm үчүн 90 mWдан бир нече Wга чейин өзгөрөт. Бирдей толкун узундугу бирдей экспозиция дегенди билдирбейт. Эки изилдөөнүн бири да доза–натыйжа ийри сызыгын аныктоого жетиштүү деңгээлде дозаны системалуу өзгөрткөн эмес.

Үчүнчүсү — көзөмөл топтору. Караңгыдагы боёк тобу жок изилдөө боёктун өзүнө таандык уулуулугун четке кага албайт. Жарык гана колдонулган топ жок изилдөө болсо эч бир таасирди жарык менен активдешүүгө таандык кыла албайт. Эки эмгекте тең бул эки көзөмөл тобу бар, бул алардын артыкчылыгы. Жетилген биоплёнка тууралуу эмгек жарык гана колдонулган топ эмне үчүн маанилүү экенин көрсөтөт: ал болбосо, метаболизмдик натыйжа боёктун таасири катары чечмеленмек.

Төртүнчүсү — жыйынтык көрсөткүчтөр. Жашоого жөндөмдүүлүк, метаболизм, ДНКнын көлөмү, биомасса, түзүлүш жана кайра өсүү — алты башка тыянак. Бул жердеги бир да эмгек алардын экиден көбүн өлчөгөн эмес. Айрыкча кайра өсүү эч биринде каралган эмес, демек таасирдин туруктуулугу далилденген эмес, өлчөнбөй калган.

Бул изилдөөлөр инфекцияны дарылоо жөнүндө эмнени далилдебейт

Бул эксперименттик моделдердин эч биринде кан айлануу, иммундук клеткалар, шилекейдин агымы, бүйлө жылгасынын суюктугунун алмашуусу же механикалык тазалоо жок. Уячадагы боёктун концентрациясы адамга кандайдыр бир жол менен киргизилгенден кийинки ткандын концентрациясына барабар эмес. Жаш же жетилген лабораториялык биоплёнкага бир жолу 5 мүнөт же 90 секунд таасир этүү дарылоо курсу эмес. Жетилген биоплёнканы изилдеген авторлор муну өздөрү да айтышат: алар фотодинамикалык ыкманы өз алдынча толук жок кылуу ыкмасы эмес, механикалык тазалоого мүмкүн болгон кошумча катары сүрөттөшөт.

Туура жыйынтык тар чекте жана ишенимдүү бойдон калат. Жарык менен активдештирилген метилен көгү жетилген лабораториялык ооз көңдөйү коомдоштугун жок кылбастан, анын метаболизмин жана ДНК боюнча эсептелген санын басаңдата алат; ошол эксперименттик шартта метаболизмдик таасирдин негизги бөлүгүн жарыктын өзү берген. Циклодекстрин аркылуу жеткирилген, жарык менен активдештирилген боёк жаш лабораториялык стрептококк биоплёнкасындагы жашоого жөндөмдүү микроорганизмдердин санын бир нече чоңдук тартибине азайта алат; бул таасир ошол эле моделдеги хлоргексидиндин таасирине салыштырмалуу болгон. Бул эки байкоонун кайсынысы болбосун адамдагы инфекцияга тиешелүү болору боёктун жеткирилишине, жарыктын жетүүсүнө, кычкылтекке, анатомияга жана бул эксперименттер өлчөөгө эч качан арналбаган клиникалык жыйынтык көрсөткүчтөрүнө көз каранды.