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Water-filtered infrared A reduces chlamydial infectivity in vitro without causing ex vivo eye damage in pig and mouse models


Rahn, Carolin. Water-filtered infrared A reduces chlamydial infectivity in vitro without causing ex vivo eye damage in pig and mouse models. 2016, University of Zurich, Vetsuisse Faculty.

Abstract

Rezidivierende okuläre Infektionen mit Chlamydia trachomatis führen zur Entwicklung des sogenannten Trachoms, welches weltweit die häufigste Ursache für infektionsbedingte Erblindung ist. Die Anwendung von wassergefilterter Infrarot A Strahlung (wIRA) hat bereits positive Effekte in Zellkulturversuchen und auf der menschlichen Haut gezeigt. Das Ziel dieser Studie war es, das Potential von wIRA als eine mögliche nicht-chemische Therapiemethode für Trachompatienten zu evaluieren. Zu diesem Zweck haben wir einerseits okuläre Chlamydieninfektionen nachgestellt, indem wir humane Konjunktivalepithelzellen (HCjE) mit C. trachomatis B infiziert und diese im Anschluss mit wIRA bestrahlt haben, um den Effekt von wIRA in Hinblick auf die Infektiösität der Chlamydien zu erfassen. Zum anderen wurden mögliche schädliche Effekte durch wIRA in zwei verschiedenen, nicht-infizierten ex vivo Augenmodellen untersucht. Dabei wurde die Temperaturentwicklung während der Bestrahlung in der Zellkultur als auch ex vivo in Schweineaugen gemessen. Des Weiteren wurde die Zellvitalität der HCjE und die Zytotoxizität in Retina-Explantaten von Mäusen nach wIRA-Applikation analysiert. In unserer Studie konnte gezeigt werden, dass die wIRA-Behandlung von infizierten HCjE vor und nach der Infektion ausreichend war, um die Infektiösität der Chlamydien zu verhindern und dass der Zusatz von sichtbarem Licht den Effekt von wIRA verstärken konnte. Die Zellvitalität wurde durch die Bestrahlung nicht negativ beeinflusst und es gab keine Hinweise auf wIRA-induzierte Schädigungen der Retina. Weiterhin wurden die physiologischen Augentemperaturen nicht nennenswert überschritten, weshalb davon ausgegangen werden kann, dass Hypertermie-bedingte Läsionen unwahrscheinlich sind. Um wIRA zukünftig in klinischen Studien weiter als nicht-chemische Behandlungsmethode testen zu können, ist als nächster Schritt die Untersuchung in Tiermodellen notwendig.


Repeated ocular infections with Chlamydia trachomatis are triggering the development of trachoma, the most common cause of infections blindness worldwide. Water-filtered infrared A (wIRA) has shown positive effects on cultured cells and human skin. Our aim was to evaluate the potential of wIRA as a possible non-chemical treatment for trachoma patients. We both modeled ocular chlamydial infections using C. trachomatis B to infect human conjunctival epithelial cells (HCjE) and studied the effects of wIRA on non-infected ocular structures with two ex vivo eye models. Thereby we focused on the temperature development during wIRA irradiation in cell culture and perfused pig eyes to exclude potentially harmful side effects. Furthermore, cell viability of HCjE and cytotoxicity in mouse retina explants was analyzed. We demonstrated a significant wIRA-dependent reduction of chlamydial infectivity in HCjE cells. Moreover, we observed that wIRA treatment of HCjE prior to infection was sufficient to inhibit chlamydial infectivity and that visible light enhances the effect of wIRA. Irradiation did not reduce cell viability and there was no indication of retinal damage post treatment. Additionally, temperatures during wIRA exposure did not markedly exceed physiological eye temperatures, suggesting that hyperthermia-related lesions are unlikely. For clinically applications further exploration of wIRA as a non-chemical treatment device in an experimental animal model is essential.

Abstract

Rezidivierende okuläre Infektionen mit Chlamydia trachomatis führen zur Entwicklung des sogenannten Trachoms, welches weltweit die häufigste Ursache für infektionsbedingte Erblindung ist. Die Anwendung von wassergefilterter Infrarot A Strahlung (wIRA) hat bereits positive Effekte in Zellkulturversuchen und auf der menschlichen Haut gezeigt. Das Ziel dieser Studie war es, das Potential von wIRA als eine mögliche nicht-chemische Therapiemethode für Trachompatienten zu evaluieren. Zu diesem Zweck haben wir einerseits okuläre Chlamydieninfektionen nachgestellt, indem wir humane Konjunktivalepithelzellen (HCjE) mit C. trachomatis B infiziert und diese im Anschluss mit wIRA bestrahlt haben, um den Effekt von wIRA in Hinblick auf die Infektiösität der Chlamydien zu erfassen. Zum anderen wurden mögliche schädliche Effekte durch wIRA in zwei verschiedenen, nicht-infizierten ex vivo Augenmodellen untersucht. Dabei wurde die Temperaturentwicklung während der Bestrahlung in der Zellkultur als auch ex vivo in Schweineaugen gemessen. Des Weiteren wurde die Zellvitalität der HCjE und die Zytotoxizität in Retina-Explantaten von Mäusen nach wIRA-Applikation analysiert. In unserer Studie konnte gezeigt werden, dass die wIRA-Behandlung von infizierten HCjE vor und nach der Infektion ausreichend war, um die Infektiösität der Chlamydien zu verhindern und dass der Zusatz von sichtbarem Licht den Effekt von wIRA verstärken konnte. Die Zellvitalität wurde durch die Bestrahlung nicht negativ beeinflusst und es gab keine Hinweise auf wIRA-induzierte Schädigungen der Retina. Weiterhin wurden die physiologischen Augentemperaturen nicht nennenswert überschritten, weshalb davon ausgegangen werden kann, dass Hypertermie-bedingte Läsionen unwahrscheinlich sind. Um wIRA zukünftig in klinischen Studien weiter als nicht-chemische Behandlungsmethode testen zu können, ist als nächster Schritt die Untersuchung in Tiermodellen notwendig.


Repeated ocular infections with Chlamydia trachomatis are triggering the development of trachoma, the most common cause of infections blindness worldwide. Water-filtered infrared A (wIRA) has shown positive effects on cultured cells and human skin. Our aim was to evaluate the potential of wIRA as a possible non-chemical treatment for trachoma patients. We both modeled ocular chlamydial infections using C. trachomatis B to infect human conjunctival epithelial cells (HCjE) and studied the effects of wIRA on non-infected ocular structures with two ex vivo eye models. Thereby we focused on the temperature development during wIRA irradiation in cell culture and perfused pig eyes to exclude potentially harmful side effects. Furthermore, cell viability of HCjE and cytotoxicity in mouse retina explants was analyzed. We demonstrated a significant wIRA-dependent reduction of chlamydial infectivity in HCjE cells. Moreover, we observed that wIRA treatment of HCjE prior to infection was sufficient to inhibit chlamydial infectivity and that visible light enhances the effect of wIRA. Irradiation did not reduce cell viability and there was no indication of retinal damage post treatment. Additionally, temperatures during wIRA exposure did not markedly exceed physiological eye temperatures, suggesting that hyperthermia-related lesions are unlikely. For clinically applications further exploration of wIRA as a non-chemical treatment device in an experimental animal model is essential.

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Other titles:Wassergefilterte Infrarot A Strahlung kann Chlamydieninfektionen in vitro reduzieren ohne negative Effekte auf okuläre Strukturen in ex vivo Schweine- und Mausmodellen hervorzurufen
Item Type:Dissertation (monographical)
Referees:Borel Nicole, Gebbers Jan-Olaf
Communities & Collections:05 Vetsuisse Faculty > Institute of Veterinary Pathology
UZH Dissertations
Dewey Decimal Classification:570 Life sciences; biology
Uncontrolled Keywords:Chlamydiaceae, vitreous body, retina, temperature, cytotoxicity
Language:English
Place of Publication:Zürich
Date:2016
Deposited On:29 Mar 2017 07:38
Last Modified:07 Apr 2020 07:02
Number of Pages:40
OA Status:Green
Free access at:Related URL. An embargo period may apply.
Related URLs:https://www.recherche-portal.ch/permalink/f/5u2s2l/ebi01_prod010778944 (Library Catalogue)

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