3.1 光感物質 TBO 對於白色念珠菌懸浮菌體的殺菌效果
過去許多文獻發現光動力作用對於許多微生物具有良好的殺菌效果[46]。為 了瞭解光動力作用對於白色念珠菌的影響,首先將不同濃度的 TBO 與白色念珠 菌混合培養 30 分鐘以紅光 LED 照射 50 J/ cm2後,觀察光動力作用後的殺菌效 果。
實驗結果如圖一所示,當 TBO 濃度為 0.05 mM 時,白色念珠菌在經過光動 力效應後的菌數降低約 2 個 log 的菌數,然而,當 TBO 濃度為 0.1 mM 時,降低 約 3 個 log,在當 TBO 濃度高於 0.2 mM 時可達到完全殺菌的效果,由此可知光 動力殺菌對於白色念珠菌的殺菌能力隨著光感物質濃度提高而增加,在接下來的 研究中我們選用 0.05 mM 與 0.1 mM 作為後續實驗使用濃度。
3.2 光動力作用下,對於白色念珠菌的生長曲線探討
為了想知道白色念珠菌經光動力作用後存活的菌體是否受到損傷,我們藉由 觀察白色念珠菌在受到光動力作用後,白色念珠菌的生長曲線是否受到改變。本 實驗以 0.05、0.075、0.1 mM TBO 進行光動力作用,之後進行培養,取不同時間 點滴盤計數生菌數,在此將有無經 PDI 處理的菌固定起始菌數,以便觀察生長 曲線變化,其生長快慢並不是因為菌數不同所造成。
實驗結果如圖二,可以發現未經過 PDI 處理的白色念珠菌在培養 2 小時後 開始進入 log phase,而以 0.05 mM TBO 條件進行 PDI 的白色念珠菌,在培養 2 小時後開始進入 log phase,但整體曲線相比未經過 PDI 處理的有延遲的現象,
0.075 mM TBO 條件進行 PDI 時則是明顯發現在培養 4 小時後才開始進入 log phase。若以 0.1 mM TBO 條件進行 PDI 時,則明顯發現在培養 6 小時後開始進 入 log phase。由此實驗推論,經過 PDI 處理後的白色念珠菌其生長速度較未經 PDI 處理的生長速度慢,表示經過 PDI 處理後,damage 程度越嚴重情況下,未
被殺死的白色念珠菌需要進行細胞修復的時間就越長,才會開始進入 log phase。
3.3 不同濃度 Fluconazole 對白色念珠菌的影響
透過先前的實驗結果得知,光動力作用對於白色念珠菌具有良好殺菌效果,
再 加 上 目 前 臨 床 上 針 對 白 色 念 珠 菌 所 引 起 的 感 染 , 治 療 的 藥 物 主 要 是 以 Fluconazole 最常使用。因此接下來想更進一步了解在 PDI 結合 Fluconazole 和單 獨 PDI 或單獨 Fluconazole 相比較,是否會增強對白色念珠菌的殺菌效果
實驗結果如圖三,當 TBO 濃度為 0.05 mM 時,光動力作用能降低白色念珠 菌生菌數約 1.5 個 log 值,接著與不同濃度 Fluconazole 培養,觀察到加入 1 g/ml 的 Fluconazole 能達到完全殺菌效果。而當 TBO 濃度為 0.1 mM,光動力作用能 降低菌數約 2.5 個 log 值,與不同濃度的 Fluconazole 培養後,發現只需要加入 0.25 g/ml 的 Fluconazole 就能達到完全殺菌,由實驗結果可以知道跟單獨 Fluconazole 比起來,PDI 後再結合 Fluconazole 確實有達到增強殺菌效果。
然而為了要釐清菌數多寡是否會影響 Fluconazole 的作用效果,因此本研究 欲 探討 不同 濃 度 Fluconazole 與不 同菌 數 的 白色 念珠 菌共 同培 養後, 觀察 Fluconazole 對於白色念珠菌是否具有細胞毒性,且作用效果是否受到菌數影響。
實驗結果如圖四,即使當 Fluconazole 濃度高達 1 g/ml 的情況下,白色念珠 菌的菌數並未受到明顯的影響。然而生菌數多寡是否會影響 Fluconazole 對白色 念珠菌的作用效果,實驗結果發現 Fluconazole 對白色念珠菌不同起始菌數皆無 明顯的殺菌效果。由此可知,不論 Fluconazole 濃度改變或是白色念珠菌起始菌 數的改變,皆無明顯影響白色念珠菌存活菌數。
3.4 0.25 g/ml Fluconazole 增強光動力殺菌探討
透過圖三的實驗結果得知道 PDI 結合 Fluconazole,確實能增強對白色念珠 菌的殺菌效果後,接著探討當隨著 TBO 濃度提高時,結合相同濃度的 Fluconazole 是否會提高 PDI 的殺菌效果。
實驗結果如圖五,在 TBO 0.075 mM 條件下進行 PDI 後,再加入 Fluconazole
0.25 g/ml 的濃度,與 control 相比約降低 2 個 log 值,和單獨 PDI 相比約降低 1 個 log。若以 TBO 0.1 mM 條件下進行 PDI,則在 Fluconazole 0.25 g/ml 有全殺 的效果,由此實驗結果可看出,藉著 TBO 濃度的提高來增強光動力效應,相同 的 Fluconazole 濃度確實能協同增加 PDI 的殺菌效果。
3.5 先培養 Fluconazole 後,在進行光動力作用的殺菌效果
透過前面實驗結果知道當先進行 PDI 再結合處理 Fluconazole 確實能提高殺 菌效果後,接下來本研究想探討若是先以 Fluconazole 培養白色念珠菌後再進行 PDI 是否會有相同作用效果。首先加入不同濃度的 Fluconazole 與白色念珠菌培 養 24 小時後,再以 0.05 mM 條件進行 PDI,觀察存活菌數。
實驗結果如圖六,發現先以濃度 1 g/ml 的 Fluconazole 處理白色念珠菌,
再施以光動力殺菌後,和 control 相比菌數降低約 2.9 個 log 值。顯示先進行 Fluconazole 處理再進行 PDI 相比先進行 PDI 再處理 Fluconazole 的作用效果,可 能是因為 PDI 會對白色念珠菌造成傷害,此時再加入 Fluconazole,使得受傷的 菌體來不及修復而死亡,因此先進行 PDI 再處理藥物的作用效果比先處理藥物 的效果顯著。
3.6 光動力作用後,Fluconazole 加入的時間點探討
由前面圖二生長曲線的實驗結果顯示經光動力作用處理後存活下來的白色 念珠菌依舊有受到某種程度的傷害,需要時間進行細胞修復,才能恢復正常的生 長狀態。當 damage 程度越嚴重,修復的時間就越長,才會進入 log phase;由於 PDI 結合 Fluconazole,能協同性的增強對白色念珠菌的殺菌效果。因此我們進一 步探討,白色念珠菌在受到 PDI 後,在不同時間點下加入 Fluconazole 進行培養,
觀察其是否還能達到完全殺菌的效果。
在此實驗選用 TBO 0.1 mM 條件對白色念珠菌進行 PDI,之後放入 37℃培 養箱培養,並且在 PDI 後不同時間點加入 0.25 g/ml Fluconazole 培養 24 小時後,
進行序列稀釋滴盤,於 37℃下培養過夜,最後計數菌落數。實驗結果如圖七所
示,觀察到單獨 PDI 後可使菌數降低約 2 個 log 值,直接加入 Fluconazole 培養 後,可以達到完全殺菌的效果,而當培養時間達至 4 小時後,再加入 Fluconazole 培養,發現無法達至完全殺菌,菌數約 3.9 個 log 值,隨著培養時間增加,加入 Fluconazole 培養,殺菌效果有降低的情形。
3.7 不同濃度 Posaconazole 增強光動力殺菌的效果
藉由前面圖三實驗結果知道當先進行 PDI 再結合處理 Fluconazole 確實能提 高殺菌效果後,接下來本研究想探討若是 PDI 結合其他 azole 類藥物是否也有相 同效果,因此使用另一種 azole 類藥物 Posaconazole,探討 PDI 結合 Posaconazole 是否也會增強殺菌效果。
實驗結果如圖八(A)所示,當 TBO 濃度為 0.05 mM 時,光動力作用能降低白 色念珠菌生菌數約 1.5 個 log 值,接著與不同濃度 Posaconazole 培養,觀察到加 入 1 g/ml 的 Posaconazole 能降低生菌數約 4 個 log 值。而當 TBO 濃度為 0.1 mM,
光動力作用能降低菌數約 2.5 個 log 值,與不同濃度的 Posaconazole 培養後,發 現加入 0.5 g/ml 的 Posaconazole 就能達到完全殺菌,如圖八(B),由實驗結果可 知相比於單獨處理 Posaconazole,PDI 後再結合 Posaconazole 有達到增強殺菌效 果,此現象可能普遍存在於 azole 類的藥物。
3.8 Fluconazole 與 Posaconazole 增強白色念珠菌抗藥性菌株的光動 力殺菌探討
透過前面實驗結果得知先進行 PDI 後結合 azole 類藥物可以提高對白色念珠 菌標準菌株的殺菌效果。在此探討在抗藥性菌株上是否也有相同趨勢。
實驗結果如圖九,選用 0.1 mM 的 TBO 結合 0.25 g/ml Fluconazole 以及 TBO 0.1 mM 結合 0.5 g/ml Posaconazole,觀察對於白色念珠菌抗藥性菌株的殺菌的 效果,發現在 TBO 0.1 mM 條件下進行 PDI 後再加入 Fluconazole 0.25 g/ml,和 單獨 PDI 相比約降低 0.4 個 log 值。以 TBO 0.1 mM 條件進行 PDI 則加入
Posaconazole 0.5 g/ml 濃度下和單獨 PDI 相比約降低 1.2 個 log 值,實驗結果顯 示 PDI 結合 azole 藥物確實有提高抗藥性菌株對藥物的敏感性。
透過實驗結果圖九得知 PDI 結合 azole 藥物確實有提高抗藥性菌株對藥物的 敏感性。接著探討當隨著 TBO 濃度提高時,結合相同濃度的 Fluconazole 是否會 提高 PDI 對抗藥性菌株的殺菌效果。
實驗結果如圖十,與標準菌株相比對於光動力作用有不同耐受性的抗藥性菌 株,在 TBO 0.1 mM 條件下進行 PDI 後,再加入 Fluconazole 0.25 g/ml 的濃度,
與 control 相比約降低 0.8 個 log 值,和單獨 PDI 相比約降低 0.3 個 log 值。若以 TBO 0.2 mM 條件下進行 PDI,加入 Fluconazole 0.25 g/ml 的濃度,與 control 相比約降低 1.8 個 log 值,和單獨 PDI 相比約降低 1.3 個 log。以 TBO 0.4 mM 條 件下進行 PDI,則在加入 Fluconazole 0.25 g/ml 有全殺的效果,由此實驗結果可 看出,隨著 TBO 濃度的提高,相同的 Fluconazole 濃度確實能提高 PDI 的殺菌效 果,結果顯示當光動力作用能對菌體造成一定程度傷害後,再加入 Fluconazole 進行培養,Fluconazole 就能增強光動力殺菌達到完全殺菌效果。
3.9 光動力作用對白色念珠菌生物膜的殺菌效果
由前面實驗結果知道先進行 PDI 再結合處理 Fluconazole 確實能提高對白色 念珠菌懸浮菌體的殺菌效果,因此探討 PDI 結合 Fluconazole 是否也能提高對白 色念珠菌生物膜的殺菌效果,進而減少藥物使用劑量,且降低病原菌產生抗藥性 機會。首先探討光動力作用對於白色念珠菌生物膜的影響,將不同濃度的 TBO 與生物膜培養 30 分鐘,以紅光 LED 照射 50 J/ cm2後,觀察在光動力作用後的 殺菌效果。
結果如圖十一所示,當 TBO 濃度為 0.25 mM 時,白色念珠菌的生物膜菌數 降低約 1.5 個 log 值。當 TBO 濃度為 2.5 mM 時,降低約 2.6 個 log 值,然而,
隨著光感物質濃度提高,光動力殺菌對於白色念珠菌生物膜的殺菌效果沒有跟著 提高,即使濃度高達 10 mM 對白色念珠菌生物膜的殺菌能力並沒有顯著提高,
因此接下來選用 2.5 mM 作為後續實驗使用濃度。
3.10 Fluconazole 增強光動力在白色念珠菌生物膜的殺菌效果
藉由前面實驗結果發現 PDI 對於白色念珠菌殺菌能力在懸浮菌體需 TBO 0.1 mM 約降低 3 個 log 值,生物膜需 TBO 2.5 mM 約降低 2.6 個 log 值,在生物膜 所使用的光感物質濃度較懸浮菌體來的高如實驗結果圖十一。接下來的研究將進 一步探討 PDI 結合不同濃度 Fluconazole 對白色念珠菌生物膜的殺菌效果。
實驗結果如圖十二所示,當 TBO 濃度為 2.5 mM 時,光動力作用能降低白 色念珠菌生菌數約 2.5 個 log 值,再加入不同濃度 Fluconazole 培養,發現即使 濃度達到 200 g/ml Fluconazole 仍無法達到完全殺菌效果,可能與生物膜結構破 壞不完整藥物難以進入菌體或是藥物本身的性質有關,將於討論中詳細敘述。