Wykorzystywanie ustrojowych źródeł żelaza przez bakterie Desulfovibrio desulfuricans

Podobne dokumenty
Probiotyki, prebiotyki i synbiotyki w żywieniu zwierząt

Prezentacja Pracowni Ekologii Drobnoustrojów w Katedry Mikrobiologii UJCM

w kale oraz innych laboratoryjnych markerów stanu zapalnego (białka C-reaktywnego,

SPRAWOZDANIE Z BADAŃ MIKROBIOLOGICZNYCH Nr 20005/11858/09

ĆWICZENIE 5 MECHANIZMY PROMUJĄCE WZROST ROŚLIN

Wstęp. Keywords: IL-6, LPS, D. desulfuricans, Caco-2 cells. Słowa kluczowe: IL-6, LPS, D. desulfuricans, komórki Caco-2

Protokoły do zajęć praktycznych z mikrobiologii ogólnej i żywności dla studentów kierunku: Dietetyka

SPRAWOZDANIE Z BADAŃ MIKROBIOLOGICZNYCH Nr 20006/11859/09

Ocena skuteczności preparatów miejscowo znieczulających skórę w redukcji bólu w trakcie pobierania krwi u dzieci badanie z randomizacją

ZDROWE JELITA NOWE SPOSOBY PROFILAKTYKI. Poradnik dla pacjenta o diagnozowaniu i leczeniu chorób jelit

1. Demonstracja preparatów bakteryjnych barwionych metodą negatywną ukazujących kształty komórek bakteryjnych.

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 448

VII. Pałeczki Gram-dodatnie: Corynebacterium, Listeria, Erysipelothtix, Lactobacillus - ćwiczenia praktyczne

X. Diagnostyka mikrobiologiczna bakterii chorobotwórczych z rodzaju: Corynebacterium, Mycobacterium, Borrelia, Treponema, Neisseria

Wykorzystanie testu Levene a i testu Browna-Forsythe a w badaniach jednorodności wariancji

Hodowlą nazywamy masę drobnoustrojów wyrosłych na podłożu o dowolnej konsystencji.

WYMIENIALNOŚĆ SIDEROFORÓW PRZEZ BAKTERIE RODZAJU Pseudomonas

X. Pałeczki Gram-dodatnie. Rodzaje: Corynebacterium, Listeria, Erysipelothtix, Lactobacillus

Przydatność oznaczania NGAL w surowicy i w moczu u niemowląt we wczesnym rozpoznawaniu zakażenia układu moczowego

Suszona plazma krwi wspomoże zdrowotność prosiąt

kwestionariusze badania ankietowego, karta badania, broszura informacyjna dla pacjentek,

Interpretacja wyników analiz ilości i obecności drobnoustrojów zgodnie z zasadami badań mikrobiologicznych żywności i pasz?

WPŁYW SKŁADU POŻYWKI NA WYBRANE CECHY MUSZKI OWOCOWEJ Drosophila melanogaster

Brucella sp. Małe pałeczki Gram ujemne

WNOZ - DIETETYKA PODSTAWOWE METODY STOSOWANE W BAKTERIOLOGII METODY MIKROSKOPOWE MORFOLOGIA BAKTERII BAKTERIE GRAM-UJEMNE

CZĘŚĆ 1 TEST KASETKOWY DO WYKRYWANIA KALPROTEKTYNY I LAKTOFERYNY W KALE. 73/PNP/SW/2018 Załącznik nr 1 do SIWZ formularz asortymentowo cenowy

Doktorantka: Żaneta Lewandowska

Granudacyn. Nowoczesne i bezpieczne przemywanie, płukanie i nawilżanie ran.

Sprawozdanie z wykonania projektu badawczego:

CHOLESTONE NATURALNA OCHRONA PRZED MIAŻDŻYCĄ.

ŻELAZO PULA METABOLICZNA PULA MAGAZYNOWANA. PULA Labilna (TRANZYTOWA) HEMOGLOBINA(2.5g) MIOGLOBINA, ENZYMY, CYTOCHROMY (0.5g)

Bakterie helikalne: Campylobacter sp.

Status oznaczenia / pomiaru Bakteriologiczne badanie krwi. Metoda badawcza

Oznaczanie mocznika w płynach ustrojowych metodą hydrolizy enzymatycznej

Kontrola pożywek mikrobiologicznych. Sekcja Badań Epidemiologicznych

RAPORT 1.1/SRM/2017 Z BADAŃ PRZEWIDZIANYCH W UMOWIE Z DNIA R.

Projekt Alexander w Polsce w latach

Statystyczna analiza danych w programie STATISTICA (wykład 2) Dariusz Gozdowski

Statystyka i Analiza Danych

Arkusz1. Nazwa artykułu opakowanie ilość opak. 1 Agar Columbia + 5% krew barania 20 płytek* 205

Zewnątrzwydzielnicza niewydolność trzustki u psów

Żelazo niezbędnym substratem pokarmowym enterokoków?*

Zakład Mikrobiologii Klinicznej [1]

Kamil Barański 1, Ewelina Szuba 2, Magdalena Olszanecka-Glinianowicz 3, Jerzy Chudek 1 STRESZCZENIE WPROWADZENIE

CENNIK - DIAGNOSTYKI MIKROBIOLOGICZNEJ

Lactobacillus pałeczki kwasu mlekowego Probiotyki

woda do 1000 ml ph=6,9-7,1. Po sterylizacji dodać nystatynę (końcowe stężenie ok. 50 μg/ml). Agar z wyciągiem glebowym i ekstraktem drożdżowym (YS)

ROZPRAWA HABILITACYJNA

INTESTA jedyny. oryginalny maślan sodu w chronionej patentem matrycy trójglicerydowej

Układ odpornościowy, układ immunologiczny to układ struktur umożliwiających działanie mechanizmom odporności. Struktury te to: narządy limfoidalne

1. Wykonanie preparatów bezpośrednich i ich ocena: 1a. Wykonaj własny preparat bezpośredni ze śliny Zinterpretuj i podkreśl to co widzisz:

XXV. Grzyby cz I. Ćwiczenie 1. Wykonanie i obserwacja preparatów mikroskopowych. a. Candida albicans preparat z hodowli barwiony metoda Grama

FORMULARZ ASORTYMENTOWO CENOWY załącznik nr 7

SHL.org.pl SHL.org.pl

7/PNP/SW/2015 Załącznik nr 1 do SIWZ

Prawdopodobieństwo i rozkład normalny cd.

ROCZN. PZH, 1998, 49, 73-86

PORÓWNANIE WRASTANIA KORZENI SADZONEK SOSNY ZWYCZAJNEJ I DĘBU BEZSZYPUŁKOWEGO W KASETACH STYROPIANOWYCH

Materiał i metody. Wyniki

* Candida - drożdżyca, grzyby pasożytnicze. sobota, 19 lutego :24

EDYTA KATARZYNA GŁAŻEWSKA METALOPROTEINAZY ORAZ ICH TKANKOWE INHIBITORY W OSOCZU OSÓB CHORYCH NA ŁUSZCZYCĘ LECZONYCH METODĄ FOTOTERAPII UVB.

Jak sprawdzić normalność rozkładu w teście dla prób zależnych?

liczba godzin 2 MIKROBIOLOGIA KOSMETOLOGICZNA dla studentów II roku, studiów I st. kierunku KOSMETOLOGIA półpłynne stałe

Pogłębiona ocena stanu odżywienia. Badania biochemiczne

PL B1. INSTYTUT BIOTECHNOLOGII SUROWIC I SZCZEPIONEK BIOMED SPÓŁKA AKCYJNA, Kraków, PL BUP 08/08

ZALEŻNOŚĆ MIĘDZY WYSOKOŚCIĄ I MASĄ CIAŁA RODZICÓW I DZIECI W DWÓCH RÓŻNYCH ŚRODOWISKACH

pteronyssinus i Dermatophagoides farinae (dodatnie testy płatkowe stwierdzono odpowiednio u 59,8% i 57,8% pacjentów) oraz żółtko (52,2%) i białko

Fizjologia nauka o czynności żywego organizmu

Znaczenie Faecalibacterium prausnitzii oraz Akkermansia muciniphila w chorobach zapalnych jelit

Opracowywanie wyników doświadczeń

Jak przebiega trawienie w żwaczu?

Rozpoznawanie twarzy metodą PCA Michał Bereta 1. Testowanie statystycznej istotności różnic między jakością klasyfikatorów

ZASTOSOWANIE TECHNIK CHEMOMETRYCZNYCH W BADANIACH ŚRODOWISKA. dr inż. Aleksander Astel

Monika Weber-Dubaniewicz 1, Zdzisław Bereznowski 1, Anna Kędzia 2, Jolanta Ochocińska 3

Dr inż. Marta Kamińska

1. Jednoczynnikowa analiza wariancji 2. Porównania szczegółowe

Oporność na antybiotyki w Unii Europejskiej Dane zaprezentowane poniżej zgromadzone zostały w ramach programu EARS-Net, który jest koordynowany przez

Nazwa i typ aparatu:.. Lp. Opis parametru Kryterium Parametr wymagany

Technika hodowli komórek leukemicznych

IZOLACJA I WSTĘPNA CHARAKTERYSTYKA BAKTERII REDUKUJĄCYCH METALE ZIEM RZADKICH WYIZOLOWANYCH Z HAŁDY FOSFOGIPSU W WIŚLINCE

LEKI CHEMICZNE A LEKI BIOLOGICZNE

Saccharomyces Transformer Kit zestaw do przygotowywania i transformacji komórek kompetentnych Saccharomyces cerevisiae. Metoda chemiczna.

ZEWNĄTRZKOMÓRKOWEJ U PACJENTÓW OPEROWANYCH Z POWODU GRUCZOLAKA PRZYSADKI

Wpływ alkoholu na ryzyko rozwoju nowotworów złośliwych

Analiza wariancji - ANOVA

Streszczenie. Słowa kluczowe: towary paczkowane, statystyczna analiza procesu SPC

Równowaga kwasowo-zasadowa. Zakład Chemii Medycznej Pomorski Uniwersytet Medyczny

LP Panel tarczycowy 1. TSH 2. Ft3 3. Ft4 4. Anty TPo 5. Anty Tg. W przypadku występowania alergii pokarmowych lub wziewnych

RAPORT 1.2/SRM/2017 Z BADAŃ PRZEWIDZIANYCH W UMOWIE Z DNIA R.

CHARAKTERYSTYKI SPEKTRALNE UTLENIONEJ I ZREDUKOWANEJ FORMY CYTOCHROMU C

WYTYCZNE W-0018_001 WYTYCZNE WYDAWANIA RAPORTÓW Z BADAŃ MIKROBIOLOGICZNYCH. Data wprowadzenia:

Opcja konsultacji lekarza (dr n.med.) - eksperta medycyny przyczynowej (dodatkowo płatna, do uzgodnienia w gabinecie).

Wprowadzenie do hodowli in vitro dowolnej rośliny

Cystatin C as potential marker of Acute Kidney Injury in patients after Abdominal Aortic Aneurysms Surgery preliminary study

FUNGISTATYCZNE ODDZIAŁYWANIE SZCZEPU BACILLUS COAGULANS W PORÓWNANIU Z ODDZIAŁYWANIEM WYBRANYCH FUNGICYDÓW

WYKRYWANIE ZANIECZYSZCZEŃ WODY POWIERZA I GLEBY

CHARAKTERYSTYKA PRODUKTU LECZNICZEGO WETERYNARYJNEGO

I. Wykaz drobnoustrojów alarmowych w poszczególnych jednostkach organizacyjnych podmiotów leczniczych.

Wirusy 2018 aktualne dane dotyczące zagrożeń epidemicznych

- podłoża transportowo wzrostowe..

Transkrypt:

PRACA ORYGINALNA Wykorzystywanie ustrojowych źródeł żelaza przez bakterie Desulfovibrio desulfuricans Utilization of host iron sources by bacteria Desulfovibrio desulfuricans Marzena Jaworska-Kik 1, Jolanta Lodowska 2, Daniel Wolny 1, Zofia Dzierżewicz 1, Ludmiła Węglarz 2 STRESZCZENIE Patogenność bakterii Gram-ujemnych jest uwarunkowana ich zdolnością pozyskiwania żelaza ze środowiska oraz rezerw zainfekowanego makroorganizmu. W tym celu bakterie syntetyzują siderofory, czyli układy chelatujące żelazo, które umożliwiają im wykorzystywanie jego hemowych i niehemowych źródeł ustrojowych, takich jak hemoglobina, mioglobina, ferrytyna, transferyna i laktoferyna. Dotychczas nie poznano ustrojowych źródeł żelaza wykorzystywanych przez bakterie Desulfovibrio desulfuricans (D. desulfuricans). Gatunek ten kolonizuje m.in. przewód pokarmowy człowieka, stanowiąc składnik fizjologicznej mikroflory jelita. Nie wyklucza się jednak udziału tych bakterii w etiopatogenezie niektórych schorzeń tego narządu, takich jak choroba Crohna czy wrzodziejące zapalenie jelita grubego. Celem podjętych badań była analiza możliwości wykorzystywania przez bakterie D. desulfuricans różnych ustrojowych źródeł żelaza. Zamierzenie to realizowano oceniając po 48 godzinach hodowli liczbę kolonii wygłodzonych izolatów D. desulfuricans na pirogronianowej pożywce Postgate a wzbogaconej o 1,5 mg/dm 3 określonego źródła żelaza (hemoglobiny i transferyny ludzkiej, hemoglobiny, transferyny, laktoferyny i heminy bydlęcej, mioglobiny i cytochromu c końskiego). Hodowlę kontrolną stanowiły bakterie namnażane się na podłożu z obniżoną ilością żelaza. Większość izolatów D. desulfuricans (oprócz DV/B) pozyskiwała żelazo z różnych źródeł ustrojowych, przy czym stwierdzono ich międzyszczepowe zróżnicowanie wzrostu w obecności każdej z żelazoprotein i heminy. Najwolniej namnażał się glebowy izolat DSM 642 na podłożu zawierającym transferynę ludzką i bydlęcą, nie wykorzystując żelaza zawartego w tym ustrojowym źródle. Wśród wszystkich badanych bakterii najintensywniej namnażały się dzikie szczepy DV/I i DV/I/1 na podłożach z końską mioglobiną i cytochromem c oraz laktoferyną bydlęcą oraz DV/H w obecności ludzkiej i bydlęcej hemoglobiny. 1 Katedra i Zakład Biofarmacji oraz 2 Katedra i Zakład Biochemii Wydziału Farmaceutycznego z Oddziałem Medycyny Laboratoryjnej Śląskiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach ADRES DO KORESPONDENCJI: Dr n. biol. Jolanta Lodowska Katedra i Zakład Biochemii Wydziału Farmaceutycznego z Oddziałem Medycyny Laboratoryjnej Śląskiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach ul. Narcyzów 1 41-200 Sosnowiec tel. 32 364 10 64 e-mail: jlodowska@sum.edu.pl Ann. Acad. Med. Siles. 2011, 65, 3, 21 27 Copyright Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach ISSN 0208-5607 21

SŁOWA KLUCZOWE Desulfovibrio desulfuricans, wzrost bakterii, ustrojowe źródła żelaza ABSTRACT Pathogenicity of Gram-negative bacteria is determined by their ability of iron uptake from environmental and human reserve sources. To acquire this element microorganisms synthesize siderophores, iron chelating structures that allow them to utilize various host iron sources such as hemoglobin, myoglobin, ferritin, transferrin and lactoferrin. Host iron sources utilized by Desulfovibrio desulfuricans (D. desulfuricans) are still unrecognized. These microorganisms colonize a human alimentary tract as a component of the natural intestinal microflora. However, their involvement in the pathogenesis of intestinal disorders, such as Crohn s disease or ulcerative colitis, cannot be excluded. The purpose of this study was to analyze the ability of these bacteria to utilize several body iron sources. The aim of the study was realized by the evaluation of number of colonies of pre-starved D. desulfuricans strains after 48 hour culturing on pyruvate Postgate s medium supplemented with 1.5 mg/dm 3 of the iron source (human hemoglobin and transferrin, bovine hemoglobin, transferrin, lactoferrin and hemin, equine myoglobin and cytochrome c). The control cells were cultured on medium devoid of iron. Most of the tested strains D. desulfuricans (except for DV/B) utilized iron from a wide variety host sources. The interstrain diversity of bacterial growth in the presence of each of iron sources was observed. Soil strain DSM 642 was the slowest proliferating one on medium containing both human and bovine transferrin. Therefore, this strain does not utilize iron from both iron sources. The most intensive growth was observed with DV/I and DV/I/1 intestinal strains on medium supplemented with equine myoglobin and cytochrome c, and bovine lactoferrin, whereas DV/H strain proliferated the most on medium containing both human and bovine hemoglobin. KEY WORDS Desulfovibrio desulfuricans, bacteria growth, host iron sources WPROWADZENIE Podstawą chorobotwórczości drobnoustrojów jest zdolność przetrwania i namnażania się w zainfekowanym makroorganizmie, która zależy m.in. od zdolności pozyskiwania potrzebnych dla życia substancji, w tym żelaza. Bakterie, w zależności od warunków środowiska, wykształciły różne systemy asymilacji żelaza. Podczas jego względnej obfitości w otoczeniu (> 10-5 M) mikroorganizmy uruchamiają system niskiego powinowactwa, opierający się na swobodnej dyfuzji jonów żelaza przez błony komórkowe [1]. W warunkach niedoboru żelaza drobnoustroje wykształciły system wysokiego powinowactwa, opierający się na transporcie tych jonów do komórki, z wykorzystaniem sideroforów. Są to niskocząsteczkowe związki syntetyzowane przez bakterie i wydzielane zewnątrzkomórkowo, które po obciążeniu żelazem zostają wprowadzone do komórki za pomocą specyficznego białka receptorowego. Siderofory chelatują żelazo zawarte zarówno w hemoproteinach, jak i białkach niehemowych. W makroorganizmach żelazo występuje głównie wewnątrzkomórkowo w połączeniach z mioglobiną, ferrytyną i hemoglobiną. Jego zasoby zewnątrzkomórkowe obecne w osoczu i innych płynach ustrojowych to glikoproteiny o wysokim powinowactwie do żelaza, takie jak transferyna i laktoferyna [2,3]. Bakterie Desulfovibrio desulfuricans (D. desulfuricans) należą do rozległej i niejednorodnej grupy beztlenowych bakterii redukujących siarczany (BRS). Zasiedlają różnorodne środowiska, m.in. przewód pokarmowy człowieka, stanowiąc składnik fizjologicznej flory jelita grubego. Nie wyklucza się jednak możliwości udziału tych bakterii w patogenezie niektórych 22

BAKTERIE DESULFOVIBRIO DESULFURICANS schorzeń jelita grubego, głównie wrzodziejącego zapalenia okrężnicy i choroby Crohna [4,5]. Ich obecność stwierdzono również w ropniach wątroby, jamy brzusznej, mózgu, drogach żółciowych, w przypadku posocznicy oraz wyrostku robaczkowym i płynie otrzewnowym [6]. Obecność BRS utożsamia się także z chorobą przyzębia parodontozą [7]. W aspekcie potencjalnej chorobotwórczości bakterii D. desulfuricans oraz braku informacji o ustrojowych źródłach żelaza, z których mogą one korzystać, zbadano zdolność kilku dzikich szczepów tego gatunku do wzrostu w obecności wybranych żelazoprotein oraz grupy prostetycznej hemoprotein (heminy). MATERIAŁ I METODY CHARAKTERYSTYKA OBIEKTU BADAŃ W badaniach wykorzystano glebowy, wzorcowy szczep D. desulfuricans DSM 642 z Narodowej Kolekcji Kultur Typowych w Lozannie oraz sześć dzikich szczepów jelitowych tych bakterii wyizolowanych z kału (DV/A, DV/B, DV/C, DV/H, DV/I) i bioptatu (DV/I/1) osób z różnymi schorzeniami układu pokarmowego [8]. PODŁOŻA HODOWLANE W celu uszczuplenia wewnątrzkomórkowych rezerw żelaza (głodzenie) i namnożenia badanych izolatów używano pirogronianowej pożywki Postgate a [9] z obniżoną ilością żelaza. Zawartość żelaza w podłożu zmniejszano przez 1-godzinne wytrząsanie z jonowymienną żywicą poliaminokarboksylową Chelex 100 (firmy BIO-RAD), zastosowaną w proporcji 5 g na 100 ml pożywki [10]. Następnie jonit oddzielano przez wirowanie (45 min, 2400 xg) i sączenie. Do oceny wzrostu bakterii w obecności ustrojowych źródeł żelaza stosowano wymienioną pożywkę zawierającą hemoglobinę, transferynę ludzką; hemoglobinę, transferynę, laktoferynę i heminę bydlęcą; mioglobinę i cytochrom c koński (firmy Sigma) w ilości 1,5 mg/dm 3 pożywki. ph podłoży hodowlanych doprowadzano do 7,5 1 M roztworem NaOH. Wszystkie roztwory i pożywki sporządzano z użyciem wody dejonizowanej. Szkło laboratoryjne moczono w 2 M HCl, a następnie 3-krotnie płukano wodą dejonizowaną, co pozwoliło usunąć śladowe ilości żelaza. WARUNKI PROWADZENIA HODOWLI BAKTERII D. DESULFURICANS Inoculum stanowiła zawiesina bakterii o gęstości 3 w skali McFarlanda, namnożonych na pożywce pirogronianowej z obniżoną zawartością jonów żelaza, którą po 24 godzinach inkubacji w warunkach beztlenowych rozcieńczano 10 4 razy, a następnie 10 μl wysiewano na zestalone agarem DIFCO (15 g/dm 3 pożywki) podłoża stałe z obniżoną zawartością żelaza (kontrola) lub zawierające jego określone źródło ustrojowe. Po 48 godzinach inkubacji na podstawie ilości wyrosłych kolonii oceniano wzrost badanych izolatów. Hodowle bakteryjne prowadzono w komorze MACS MG 500 (firmy DW Scientific, West Yorkshire, England) w atmosferze zawierającej 80%N 2, 10% H 2 i 10% CO 2, w temperaturze 30 C. ANALIZA STATYSTYCZNA Istotność różnic między średnimi liczbami kolonii izolatów bakterii D. desulfuricans z 3 eksperymentów, których wzrost zachodził w obecności ustrojowego źródła żelaza, prowadzono jednoczynnikową analizą wariancji (ANOVA). Pozytywny wynik testu ANOVA umożliwił wykonanie porównań wielokrotnych testem Tukeya. Założenie o zgodności z rozkładem normalnym weryfikowano testem Shapiro- -Wilka, natomiast hipotezę zerową o jednorodności wariancji sprawdzono testem Browna- -Forsythe a. Znamienność statystyczną przyjęto na poziomie istotności p < 0,05. Miarą rozproszenia wyników było odchylenie standardowe. Obliczenia wykonano za pomocą programu Statistica v 6.0. WYNIKI I DYSKUSJA Najmniejsza ilość żelaza zaspokajająca potrzeby bakterii Gram-ujemnych wynosi 3 10-7 M [2, 11]. W fizjologicznym ph stężenie wolnych jonów Fe(III) w tkankach jest dużo niższe (10-18 M) [12,13], a ponadto podczas zakażenia zmniejsza się we krwi i płynach ustrojowych w konsekwencji tzw. hipoferremii infekcyjnej [2,14]. W przewodzie pokarmowym Fe(II) dostępne dla bakterii, w tym również D. desulfuricans, może być asymilowane za pomocą systemu niskiego powinowactwa. Jednak bakterie Desulfovibrio kolonizują nie tylko jelito grube, izolowano je również z krwi [15,16] i wielu tkanek objętych stanem zapalnym [6], gdzie 23

stężenie wolnego Fe(III) nie wystarcza do podtrzymania wzrostu bakterii [12,13]. Pozyskują je więc z ustrojowych żelazoprotein, a proces ten może zachodzić poprzez kilka mechanizmów obejmujących proteolityczny rozkład białka z uwolnieniem Fe(III) [17], redukcję związanego z nośnikiem Fe(III) do Fe(II) i jego uwolnienie [18], bezpośrednie przeniesienie Fe(III) z białka na receptor powierzchniowy komórki [18] oraz najczęściej wykorzystywane przez mikroorganizmy systemy sideroforowe [17]. Biosynteza większości tych systemów jest stymulowana przy stężeniu Fe(III) wynoszącym 10-7 M 10-6 M [13], które wraz z wewnątrzkomórkową zawartością Fe(II) reguluje ich wytwarzanie [13]. W przedstawionych badaniach endogenne rezerwy żelaza bakterii D. desulfuricans zmniejszono przez tzw. głodzenie. Wyniki zaprezentowane w tabeli I i na rycinie 1 dowodzą, że przy zubożonych wewnątrzkomórkowych rezerwach żelaza drobnoustroje te mogą je pozyskiwać z wielu różnych źródeł ustrojowych, przy czym stwierdzono międzyszczepowe zróżnicowanie wzrostu tych bakterii w obecności każdej badanej żelazoproteiny (ANOVA, p < 0,000001, tab. I). Różny był również wzrost prawie każdego (oprócz DV/B) z dzikich szczepów D. desulfuricans w obecności badanych źródeł ustrojowych żelaza (ANOVA, ryc. 1). Najbardziej wrażliwe na brak jonów tego metalu okazały się izolaty DSM 642 oraz DV/C, co przejawia się w porównaniu z pozostałymi dzikimi szczepami mniejszą liczbą kolonii po 48 godzinach hodowli w warunkach ograniczonego dostępu do żelaza (kontrola; ryc. 1). Odmienne ekosystemy dzikich szczepów jelitowych i glebowego mają istotny wpływ na ich zróżnicowanie fenotypowe. Stanowią one bowiem odrębne grupy reprezentujące własne biocenozy [19]. Różna aktywność komórkowa i metaboliczna tych izolatów świadczy o presji środowiska na selekcję populacji o określonych cechach przystosowawczych (zdolność do wykorzystywania określonych substratów energetycznych, wrażliwość na jony metali) [6]. Ryc. 1. Ocena wzrostu bakterii D. desulfuricans na podłożach z ustrojowymi źródłami żelaza: p ocena statystyczna (ANOVA) zróżnicowania wzrostu danego izolatu na podłożach zawierających ustrojowe źródła żelaza; * potwierdzona testem Tukeya statystycznie znamienna różnica liczby kolonii otrzymanych w hodowli kontrolnej i na pożywkach z ustrojowymi źródłami żelaza. Fig. 1. Evaluation of D. desulfuricans growth on the media containing host iron sources: p statistical analysis (ANOVA) of a given strain growth on media with host iron sources; * statistically significant difference in colonies quantity on the control culture and media containing host iron sources, confirmed by Tukey test. 24

BAKTERIE DESULFOVIBRIO DESULFURICANS Tabela I. Wzrost badanych izolatów D. desulfuricans na podłożach z różnymi ustrojowymi źródłami żelaza wyrażony średnią liczbą kolonii z 3 eksperymentów: p ocena statystyczna (ANOVA) międzyszczepowego zróżnicowania wzrostu badanych izolatów na danym podłożu Table I. The growth of investigated D. desulfuricans strains on media containing different host iron sources expressed as a mean of colonies quantity in 3 experiments: p ANOVA of interstrain differences of the bacteria growth on a given media Rodzaj podłoża Średnia liczba kolonii badanych izolatów DSM 642 DV/A DV/B DV/C DV/H DV/I DV/I/1 p (ANOVA) Kontrola (*Fe) 57 ± 28 219 ± 66 229 ± 57 68 ± 18 158 ± 42 176 ± 35 191 ± 50 < 0,000001 Źródło Fe pochodzenia ludzkiego Hemoglobina 439 ± 18 460 ± 87 161 ± 11 364 ± 108 1000 ± 1 603 ± 6 591 ± 17 < 0,000001 Transferyna 33 ± 5 406 ± 35 230 ± 26 424 ± 109 529 ± 29 478 ± 20 445 ± 25 < 0,000001 Źródło Fe pochodzenia końskiego Mioglobina 280 ± 98 463 ± 47 181 ± 48 319 ± 70 499 ± 29 1083 ± 76 950 ± 50 < 0,000001 Cytochrom c 288 ± 27 450 ± 71 304 ± 44 523 ± 41 315 ± 41 963 ± 55 1034 ± 57 < 0,000001 Hemoglobina 319 ± 9 593 ± 60 233 ± 84 362 ± 40 1000 ± 1 414 ± 25 503 ± 15 < 0,000001 Źródło Fe pochodzenia bydlęcego Transferyna 27 ± 2 493 ± 81 169 ± 36 423 ± 67 392 ± 17 530 ± 4 550 ± 10 < 0,000001 Laktoferyna 310 ± 36 358 ± 76 164 ± 62 251 ± 13 435 ± 76 1140 ± 36 994 ± 12 < 0,000001 Hemina 336 ± 10 509 ± 62 188 ± 94 275 ± 69 239 ± 17 603 ± 15 616 ± 29 < 0,000001 * Szczepy głodzone, których wzrost prowadzono w warunkach ograniczonego dostępu do jonów żelaza. Większość bakterii chorobotwórczych i warunkowo chorobotwórczych to komensale i patogeny, rozwijające się w przestrzeniach pozakomórkowych i nieokupujące nisz wewnątrzkomórkowych. Dla tych drobnoustrojów najważniejszym dostępnym źródłem żelaza są głównie jego zasoby zewnątrzkomórkowe w postaci transferyny i laktoferyny [2]. Pierwsza z tych niehemowych żelazoprotein występuje przede wszystkim w osoczu, limfie i płynach tkankowych, a druga w wielu wydzielinach łzach, wydzielinie śluzowej nosa, ślinie, śluzie oskrzelowym, sokach żołądkowo- -jelitowych, żółci, śluzie szyjki macicy, płynie nasiennym i ziarnistościach wydzielniczych leukocytów wielojądrzastych [2]. W transferynie i laktoferynie występuje pula żelaza transportowanego. Wydobycie go z tych połączeń wymaga rozerwania wiązania o wysokiej stałej powinowactwa (K = 1-6 x 10-22 M) [2,10]. Z laktoferyny nie pozyskuje żelaza izolat D. desulfuricans DV/A, czego dowodzi brak istotnej statystycznie różnicy w liczbie kolonii na podłożu z obniżoną ilością jonów tego metalu (kontrola) oraz zawierającym powyższą żelazoproteinę. Najefektywniej w obecności laktoferyny namnażały się izolaty DV/I i DV/I/1 (ryc. 1, tab. I). Ich wzrost był równie dynamiczny w obecności końskiej mioglobiny i cytochromu c. Glebowy szczep DSM 642 nie wykorzystywał żelaza ludzkiej i bydlęcej transferyny, o czym świadczy brak istotnej statystycznie różnicy wzrostu tych bakterii na podłożu z obniżoną zawartością żelaza (hodowla kontrolna) oraz wzbogaconym w powyższe ustrojowe ich źródło (ryc. 1). Z ludzkiej transferyny i laktoferyny wykorzystują żelazo chorobotwórcze dla człowieka gatunki rodzaju Neisseria oraz nieinwazyjny patogen dróg oddechowych, Bordetella pertussis. Natomiast bakterie Hae- 25

mophilus influenzae, bytujące na powierzchni błon śluzowych dróg oddechowych, a więc w środowisku bogatym w laktoferynę, nie pozyskują żelaza z tego białka, pobierają je natomiast z ludzkiej transferyny [2]. Wiele gatunków bakterii (Neisseria meningitidis, Haemophilus influenzae, Bordetella bronchiseptica, Moraxella catarrhalis, Helicobacter pylori, Vibrio cholerae, Campylobacter jejuni, mikroorganizmy z rodzaju Rhizobium) mnożących się w przestrzeniach pozakomórkowych, ale również rozwijających się w niszach wewnątrzkomórkowych, wykorzystuje żelazo hemoglobiny [2,20,21,22,23]. Na pożywce zawierającej to ustrojowe źródło pochodzenia tak ludzkiego, jak i bydlęcego najszybciej namnażał się izolat D. desulfuricans DV/H. Nie pozyskiwał natomiast żelaza z heminy. Hemoglobina uwalniana jest do krwi lub ogniska ropnego w wyniku rozpadu czerwonych krwinek. Jednak osocze zawiera stosunkowo niewielkie ilości wolnej hemoglobiny, która nie podtrzymuje wzrostu bakterii chorobotwórczych [2]. Niektóre z nich zwiększają dostęp do żelaza hemoglobiny przez wytwarzanie hemolitycznych cytokin. Statystyczna analiza porównawcza wzrostu izolatu DV/B na podłożu z obniżoną zawartością żelaza (kontrola) i w obecności wszystkich badanych ustrojowych źródeł wykazała, że szczep ten nie wykorzystuje związanych w nich jonów tego metalu (ryc. 1). WNIOSKI 1. Bakterie D. desulfuricans pozyskują żelazo z większości badanych źródeł ustrojowych. 2. Stwierdzono międzyszczepowe zróżnicowanie wzrostu tych mikroorganizmów w obecności każdej z badanych żelazoprotein i heminy. a) najwolniej namnażał się glebowy szczep DSM 642 na podłożu zawierającym ludzką i bydlęcą transferynę, nie pozyskując żelaza z tego białka, b) izolat DV/B nie wykorzystuje żelaza z żadnego badanego źródła ustrojowego, c) najintensywniejszy wzrost cechował dzikie szczepy DV/I i DV/I/1 na podłożach z końską mioglobiną i cytochromem c oraz laktoferyną bydlęcą, d) żelazo hemoglobiny zarówno ludzkiej, jak i bydlęcej najbardziej stymulowało do wzrostu izolat DV/H. PIŚMIENNICTWO 1. Jankiewicz U., Kudelska J. Wymienialność sideroforów przez bakterie rodzaju Pseudomonas. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie 2010; 10: 93 102. 2. Mikucki J., Lisiecki P. Siderofory-agresyny bakterii. Post. Mikrobiol. 1998; 37: 73 97. 3. Siudeja K., Olczak K. Mechanizmy i regulacja przyswajania żelaza i hemu przez bakterie Gram-ujemne. Post. Biochem. 2005; 51: 198 208. 4. Florian T.H.J., GibsonG.R., Neale G., Cummings J.H. A role for sulphate-reducing bacteria in ulcerative colitis? Gastroenterology 1990; 98A: 170. 5. Gibson G.R., Cummings J.H., Macfarlane G.T. Growth and activities of sulphate-reducing bacteria in gut contents of healthy subjects and patients with ulcerative colitis. FEMS Microbiol. Ecol. 1991; 86: 103 112. 6. Szczerba J., Dzierżewicz Z. Implikacje kliniczne związane z obecnością bakterii redukujących siarczany (BRS) w organizmie człowieka i zwierząt oraz ich wpływ na środowisko naturalne. Post. Mikrobiol. 2008; 47: 97 110. 7. Langendijk P.S. Kulik E.M., Sandmeier H., Meyer J., van der Hoeven J.S., Isolation of Desulfomicrobium orale sp. nov. and Desulfovibrio strain NY682, oral sulfate-reducing bacteria involved in human periodontal disease. Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2001; 51: 1035 1044. 8. Lodowska P., Jasek D., Wolny D., Jaworska-Kik M., Węglarz L., Dzierżewicz Z. Ocena stopnia ufosforylowania endotoksyny lipopolisacharydowej i lipidu A jelitowych szczepów bakterii Desulfovibrio desulfuricans. Farm. Przegl. Nauk. 2008; 11 12: 23 28. 9. Postgate J.R. The sulphate-reducing bacteria. Cambridge University Press. Cambrige 1984. 10. Lisiecki Sobiś-Glinkowska M., Wysocki P., Mikucki J., Wzrost enterokoków w normalnej i wysyconej żelazem surowicy. Med. Dośw. Mikrobiol. 2001; 53: 111 116. 11. Lisiecki P., Wysocki P., Mikucki J. Wrażliwość gronkowców na naturalne i syntetyczne chelatory żelaza. Med. Dośw. Mikrobiol. 2000; 52: 103 110. 12. Różalska B. Rola jonów żelaza w procesie zakażenia. Post. Mikrobiol. 1997; 36, l: 85 100. 13. Sobiś-Glinkowska M., Mikucki J., Lisiecki P. Siderofor hydroksamowy a wzrost enterokoków. Med. Dośw. Mikrobiol. 2001; 53: 1 7. 14. Lisiecki P., Fleischer M., Wysocki P., Przondo-Mordarska A., Mikucki J. Siderofory i hemolizyny w pozyskiwaniu żelaza przez pałeczki z rodzaju Acinetobacter. Med. Dośw. Mikrobiol. 2003; 55: 379 390. 15. Goldstein E.J., Citron D.M., Peraino V.A., Cross S.A. Desulfovibrio desulfuricans bacteremia and review of human Desulfovibrio infections. J. Clin. Microbiol. 2003; 41: 2752 2754. 16. Shukla S.K., Reed K.D. Desulfovibrio desulfuricans bacteremia in a dog. J. Clin. Microbiol. 2000; 38: 1701 1702. 17. Lisiecki P., Mikucki J. Ustrojowe źródła żelaza człowieka wykorzystywane in vitro przez gronkowce. Med. Dośw. Mikrobiol. 1996; 48: 5 13. 18. Lisiecki P., Sobiś-Glinkowska M., Mikucki J. Zwierzęce ustrojowe źródła żelaza wykorzystywane in vitro przez gronkowce. Med. Dośw. Mikrobiol. 1997; 49: 45 53. 19. Dzierżewicz Z., Orchel A., Komarska- Szostak A. Aktywność biologiczna endotoksyn izolowanych ze szczepów bakterii Desulfovibrio desulfuricans. Ann. Acad. Med. Siles. 2005; 59: 9 16. 26

BAKTERIE DESULFOVIBRIO DESULFURICANS 20. Senkovich O., Ceaser S., McGee D.J., Testerman T.L. Unique host iron utilization mechanisms of Helicobacter pylori revealed with iron-deficient chemically defined media. Infect. Immun. 2010; 78: 1841 1849. 21. Mocny J.C., Olson J.S., Connell T.D. Passively released heme from hemoglobin and myoglobin is a potential source of nutrient iron for Bordetella bronchiseptica. Infect. Immun. 2007; 75: 4857 4866. 22. Furano K., Luke N.R., Howlett A.J, Campagnari A.A. Identification of a conserved Moraxella catarrhalis haemoglobinutilization protein, MhuA. Microbiology 2005; 151: 1151 1158. 23. Ridley K.A., Rock J.D., Li Y., Ketley J.M. Heme utilization in Campylobacter jejuni. J. Bacteriol. 2006; 188: 7862 7875. 27