Comunicarea la Microorganisme

CUPRINS

CAPITOLUL I.Fundamente teoretice

1.Introducere

2.Mecanisme de semnalizare/comunicare la microorganisme

2.1 Comunicare /semnalizare moleculară între bacterii

2.2 Comunicare/semnalizare moleculară între bacterii și levuri

3.Pseudomona aeruginosa -mecanisme de comunicare QS

4.Candida albicans-mecanisme de semnalizare intercelulară

CAPITOLUL II.Contribuții personale

Scop și obiective

Materiale și metode

Rezultate și discuții

Concluzii

Bibliografie

1.Introducere

Definim organismul ca fiind microorganism , fara ca termenul să aibă vreo implicație de ordin taxonomic , indiferent de pozitia sa în sistemul de clasificare a lumii vii și indiferent de diversitatea extrem de mare. Majoritatea microorganismelor au un corp alcătuit dintr-o singură celulă sau numai din câteva celule. Microorganismele reprezintă o fracțiune substantiala a biomasei totale. Trăim într-o lume a microorganismelor de la naștere până la moarte. Suntem într-un permanent contact cu această lume aparte a cărei intervenție a schimbat și schimbă permanent viața noastră și fără de care existența pe pământ nu ar putea fi posibilă , o lume aseptică nu numai că nu ar fi de dorit , ci ar fi chiar neconfortabilă. Microorganismele aduc numeroase beneficii de ordin comercial.

Cercetările din ultimii ani au arătat că bacteriile pot avea un comportament social, având capacitatea de a forma asociații multicelulare ca rezultat al unor procese complexe de comunicare și semnalizare intra și intercelulară , reglate prin mecanismul de quorum sensing and response(QS).Recent s-a arătat că procesul de QS funcționează numai între indivizii aceleași specii, ci și între specii diferite. Astfel, comunicarea bacteriană este importantă pentru supravițuire atît prin implicarea în mecanismele de apărare împotriva potențialilor competitori , cît și prin transmiterea de informații codificate altor membri aparținând aceleasi specii , sau unor specii diferite.

Virulența bacteriană necesită exprimarea coordonată a determinanților necesari pentru supravietuirea bacteriilor , in condițiile extreme ale organismului gazdă infectat , prin gasirea de nise adecvate, proliferarea și dezvoltarea procesului infectios , diseminarea și reluarea ciclului infectios intr-un nou situs sau intr-un nou organism gazdă infectat. Asadar, reglarea pozitivă și negativă a expresiei factorilor de virulență bacteriană este de o importanță crucială pentru co-evoluția gazdă-agent infecțios și pentru înțelegerea mecanismelor de patogeneză bacteriană.

Scopul acestei lucrări este de a oferi o nouă propunere de stabilizare prezentând cercetarea meceanismelor QS, a bacteriei Ps.aeruginosa și Candida albicans .Obiectivele principale ale acestei lucrări sunt de a aduce informații noi referitoare la importanța acestor bacterii și înțelegerea mecanismelor de comunicare și funcționare.

Lucrare este constituită în 3 capitole distincte dar care se susțin reciproc. Primele două

capitole cuprind noțiunile teoretice ale domeniului studiat și ale principiilor și teoriilor aplicate, iar capitolul trei reprezintă partea aplicativă a lucrării – studiul de caz propriu-zis și

concluziile cercetării întreprinse.

Omul inca din cele mai vechi timpuri s-a confruntat cu diverse dificultati. Daca initial pericolul care le ameninta existenta era reprezentat de fortele naturii, animale de talie mare sau de cotropitori, mai tarziu, datorita modificarii conditiilor de mediu si efectelor antropizarii mediului, omul s-a confruntat cu niste dusmani invizibili – microorganismele. Astfel, pentru a le putea tine piept,omul nu putea decat sa contracareze cu sistemul sau imunitar.

Tema acestei lucrări științifice abordează domeniul microbiologiei privind mecanismele de comunicare moleculară interregn dintre microorganismele patogene și celulele gazdă.

Tema propusă abordează un domeniu de mare interes și actualitate , atestata atât prin numărul mare de cercetari , cât și prin aplicațiile din ce în ce mai frecente.

2.Mecanisme de semnalizare/comunicare la microorganisme

Mecanismul QS este un sistem de stimuli și răspunde corelat cu densitatea populației. Multe specii de bacterii folosesc mecanismul QS pentru a coordona expresia genelor în funcție de densitatea populației locale. În plus față de funcția sa în sisteme biologice, cvorumul sensing are mai multe aplicații utile pentru calcul și robotică. Într-adevăr, o parte semnificativă a bacteriei genomului (4% -10%) și proteomul (20% sau mai mult) poate fi influențată de semnalizare cvorum [8-11], ceea ce sugereaza ca cvorum sensing este un mecanism utilizat de bacterii patogene nu numai pentru a modula producția factor de virulenta ci si adaptarea la cerințele metabolice ale trăiesc în comunități.

Biofilme

Biofilmul ca mod comun de viață se poate extinde chiar și la populațiile microbiene care locuiesc în spațiul intracelular. Bacteriile care locuiesc în biofilme au programe semnificativ diferite de transcripție față de bacteriile planctonice vii libere ale aceleiași tulpini. Formarea biofilmelor este un proces cu mai multe etape fiind o atașare microbiană la suprafață, agregare de tip celule la celule și proliferarea lor, producția de matrice exopolizaharidică, creșterea, maturizarea și, în cele din urmă, detașarea sau degradarea biofi lmelor (Singh PK, Schaefer AL, Parsek MR, Moninger TO, Welsh MJ, Greenberg EP,2000)

Biofilmele sunt omniprezente; aproape fiecare specie de microorganisme are mecanismele prin care acestea pot adera la suprafețe și între ele. Bio-filmele se pot forma pe aproape orice suprafață imobilă într-un mediu apos nesteril (sau foarte umed). Biofilmul microbian este un agregat de microorganisme în care celulele aderă împreună pe o suprafață, fiind încorporate într-o matrice sintetizată din substanța polimerică extracelulară (EPS). Bio-filmele se pot forma pe suprafețe vii sau non-vii, și pot firăspândite pretutindeni în natură. (. Ferreira P, Hemerly A, Van Montagu M, Inze D,1994).

Biofilmul reprezintă o comunitate structurată de microorganisme sesile, care își dezvoltă o matrice polimerică aderentă la o suprafață vie sau inertă (Zarnea și Popescu, 2011). Aceste structuri emergente se caracterizeaza, de asemenea, prin heterogenitate structurală și funcțională, comunicare intercelulară prin quorum sensing .i compoziție în general plurispecifică (Costerton, 1994; Donlan, 2002; Dreeszen, 2003).

Biofilmele sunt ubicuitare în medii naturale și antropice. Morfologia și amprentarea biochimică prin intermediul biofilmelor utilizate ca biomarkeri au identificat astfel de structuri robuste fosilizate, cu o vechime de 3,8 miliarde de ani, în roci terestre ..Materii provenite din spațiul cosmic sunt de asemenea analizate în căutarea unor dovezi privind evidențe ale unor forme de viață extraterestră.

Descoperirile recente au demonstrat faptul că microorganismele sunt esențiale în aproape orice procese desfășurate pe planeta noastră (Maloy și Schaechter, 2006). Conceptul de biofilm reprezintă o nouă paradigmă în microbiologie: 99% din bacteriile de pe Terra trăiesc associate în consorții complexe, atașate suprafețelor (Costerton și colab., 1987), iar abordarea lor indică noi perspective de cercetare. Diferențierea celulară, specializarea indivizilor și comportamentul social au lansat ipoteza că biofilmele reprezintă sisteme multicelulare primitive (Webb, 2007).

Studiul biofilmelor devine astfel un domeniu interdisciplinar și multidisciplinar, antrenând microbiologi, ingineri, medici, ecologi, speciali.ti în evolu.ionism, microscopie, geneticieni, chimi.ti, fizicieni, matematicieni, igieniști, toxicologi din întreaga lume (Costerton și Wilson, 2004; West și colab., 2007). Mecanismul QS permite bacteriilor să-și coordoneze comportamentul. De cele mai multe ori condițiile de mediu se schimbă rapid. Aceste răspunsuri includ adaptarea la disponibilitatea de elemente nutritive, apărare împotriva altor microorganisme care ar putea concura pentru aceleași elemente nutritive și evitarea compușilor toxici potential periculoase pentru bacterii.

Blocarea comunicării reprezintă o tactică foarte utilă pentru a distruge sau întrerupe acțiuni cooperative între indivizi sau între grupuri. Unul din avantajele importante ale strategiilor de țintire a mecanismelor de QS se bazează pe premisa că un tratament care nu supresează creșterea celulară nu va exercita o presiune selectivă în favoarea dezvoltării rezistenței la acel tratament. QS nu este un proces esențial pentru supraviețuire , astfel încât mutanții QS nu prezintă în general defecte de creștere.

 Bacteriile care formează biofilmul au un metabolism diferit de celulele crescute în medii lichide (numite planctonice), unul dintre diferențele cele mai evidente este sensibilitatea lor redus la antibiotice și alți agenți toxici . Celule P. aeruginosa care trăiesc în mediu formează biofilmele . De asemenea, examinarea microscopică a plămânilor la pacientii cu fibroza chistica arata ca P. aeruginosa este, se află de asemenea, în cadrul acestui tip de structură. 

Bacteriile pot comunica prin producerea și răspunde la molecule mici cu capacitate de difuzie care acționează ca semnale . Aceste autoinducers molecule au fost denumite (AIS ) . Deoarece semnalele pot difuza prin membrane , concentrația lor în interiorul celulelor aproximează concentrația în mediu. La atingerea unui zone de aglomerare , moleculele de semnal se pot lega la și activează receptorii interiorul celulelor bacteriene . Acești receptori pot apoi modifica expresia genelor pentru a activa comportamente care sunt benefice în condițiile particular întâlnit . Acest fenomen are loc într -o celulă cu densitate dependentă mod , acesta a fost numit cvorum sensing .

Secreția de proteine

Practic, toate bacteriile gram-negative secretă proteine ​​în mediul extracelular. Aceste exoproteine trebuie să traverseze pachetul de celule compus din două membrane, membrane plasmatice și membrana exterioara. Patru piese au fost raportate secreția proteinelor în interiorul bacteriei gram-negative, iar trei dintre ele sunt prezente în P.aeruginosa. 

Mecanismul QS poate funcționa ca un proces de luare a deciziilor în orice sistem descentralizat, atâta timp cât componentele individuale au:

(a) un mijloc de evaluare a numărului de alte componente interacționează cu

(b) un răspuns standard, o dată un număr prag de componente este detectat.

Mecanismul QS poate fi divizat în 4 etape:

producția de mici molecule, semnale biochimice prin celula bacteriana;

eliberarea moleculelor semnal, fie activ sau pasiv în mediul înconjurător;

recunoașterea a moleculelor semnal prin receptori specifici odată ce depășesc o concentrație prag, ceea ce duce la

modificari in Regulamentul de gene.

O consecință comună a mecanismului QS o prezintă inducția de gene ,expresie ce a crescut datorita sintezei proteinelor implicate în producția de molecule de semnal. O limitare a acestui model de comunicare intercelular microbian o reprezinta condițiile de mediu pentru difuzarea autoinductorului carea nu sunt luate în considerare.

Cvorumul detector ( QS ) este un mod de semnalizare bacterian bazat pe producția de molecule de mediator mici numitele " autoinductori ", care sunt produse în faza de creștere bacteriană . Când o concentrație de prag este atinsă, acești autoinductori interacționează cu o expresie regulator care permite transcriptia specifica , ca răspuns la o concentrație ridicată a autoinductorilor . Unul dintre autoinductorii intra- specii , care cel mai studiat este N – acylhomoserine lactonă ( AHL ) .

Prima dovada ca cvorumul sensing poate influența formarea biofilmelor a fost raportat în asociere cu P. aeruginosa , când a fost găsit un mutant Ias pentru a produce un biofilm subtire , care a fost mult mai sensibil la perturbare de detergenți . Aceste constatari , impreuna cu rapoartele de contribuția de detectare cvorum la formarea biofilmelor în alte bacterii , au condus la un interes considerabil în dezvoltarea de inhibitori cvorum detectie ca un mijloc de a preveni sau trata infecții asociate biofilmelor . QS este gândit să joace un rol în producția de biofilme sănătoase și pe deplin dezvoltate. Aceste complexe microbiene derivă, definind structuri multi stratificate arhitectural și formând comunități relativ stabile bacteriene care trăiesc în sesile într-un mediu protejat. Sistemele QS par să fie implicate în toate etapele de formare a biofilmelor. Ele reglează densitatea populației și activitatea metabolică în biofilmul matur pentru a se potrivi cu cerințele nutriționale și resursele disponibile. Bacteriile care locuiesc în biofilme au programe semnificativ diferite de transcripție față de bacteriile planctonice vii libere ale aceleiași tulpini.

Elemente ale aparatului bacterian de comunicare prin semnale QS sunt cunoscute că servesc unei mari varietăți de funcții, dincolo de o simplă estimare a densității de celule . Bacteriile utilizeazăsemnale QS pentru a coordona expresia genelor lor. Mai mult decât atât, aceste semnale sensibile sunt utilizate pentru a inhiba sau activa programe de transcripție printre tulpinile bacteriene concurente și alte specii existente în cadrul aceluiași micromediu.

Unele dintre cele mai cunoscute exemple de cvorum detectare provin din studii de bacterii. Bacteriile utilizeaza cvorum detectare pentru a coordona anumite comportamente, cum ar fi formarea biofilmelor, virulenta, și rezistența la antibiotice, bazat pe densitatea locală a populației bacteriene.

Cvorum detectie poate apărea într-o singură specie de bacterii, precum și între diverse specii, și poate reglementa o serie de procese diferite, în esență, servind ca un simplu indicator de densitatea populației sau rata de difuzie a celulei de mediu imediat. O varietate de diferite molecule pot fi utilizate ca semnale. Clase comune de molecule de semnalizare sunt oligopeptide în bacterii Gram-pozitive, N-acil moserina Lactone (AHL) in bacterii Gram-negative, iar o familie de autoinducers cunoscute ca autoinducer-2 (AI-2) in ambele Gram-negative și Gram bacterii pozitive.

2.1 Comunicare,semnalizare moleculară între bacterii

Primele bacterii au fost evideniate și descrise de catre A. Leeuwenhoek în 1675. Bacteriile comunică intens unele cu altele și utilizează o abordare comună pentru a facilita asupra vieții în medii ostile. O ierarhie de căi de semnalizare de la celulă la celulă reglează dezvoltarea bacteriilor, metabolismul, formarea biofilmelor, expresia virulenței și o multitudine de alte funcții esențiale în populațiile de bacterii. Noțiunea că bacteriile pot comunica reciproc și pot coordona modelele proprii de asalt împotriva gazdelor sensibile este bine cunoscută.

Bacteriile sunt microorganisme unicelulare, cu organizare celulară procariotă, caracterizată prin faptul că nu au un nucleu adevărat, ci doar un echivalent al acestuia, fără membrană nucleară, numit nucleoid, format dintr-un singur cromozom, alcătuit din ADN bicatenar circular. Din punct de vedere genetic sunt haploide. Reproducerea este asexuată. În natură, sunt răspândite în toate mediile de viață, ocupând toate habitatele naturale. Marea lor răspândire se datorește prolificității și plasticității lor metabolice, care a permis adaptarea lor rapidă la condițiile variate de mediu.

Grupa Pseudomonas(Pyocyaneus) cuprinde 150 de tipuri de agenți dintre care cel mai important este Pseudomonas aeruginosa Bacterium pyocyaneum. Acesta are 7 tipuri de antigeni cu specificitate legată de lipopolizaharide. Toți sunt gram negativi, flagelați monopolar, mobili, nu formează spori, și nu sunt incapsulați, decât rareori. Au o prezență ubiquistă, în sol, apă, ape uzate, aer. Nu fac parte din flora bacteriană fiziologică tipică a omului. P. aeruginosa formează substanțe colorate pyocyanin și fluoreceină (verde fluorescent).

In caz de sepsis cu P. aeruginosa se poate identifica verdoglobina, un produs de descompunere al hemoglobinei, precum și o colorație fluorescentă în răni, arsuri, urină, sub lumină ultravioletă. Îmbolnăviri importante se produc la persoane slăbite, cu sistemul de apărare vătămat, la copii mici, la care prin intrarea în sânge, P. aeruginosa poate declanșa o infecție letală. Se produc grave infecții de spital, în sălile de dializă, în secțiile pentru arsuri, chirurgie etc., cauzând: -infectări ale rănilor, arsurilor mai ales, cu producerea unui puroi de culoare verde albăstruie și cu miros caracteristic (de flori de tei) ;-meningită, transmisă prin puncție lombară etc. ;-infecții ale căilor urinare prin instrumente chirurgicale ;-infecții ale tubului respirator, avân ca și consecință posibilă o pneumonie necrozantă ;-otita externă ;-infecții grave ale ochilor.(Flavius St.Stanescu, Gabriela Bancescu, 2012)

Pseudomonas Aeruginosa nu colaboreaza doar pentru a se hrani. Ele trimit semnale chimice pentru a-si semnala prezenta, iar atunci cand aceste semnale sunt suficient de puternice pentru a indica prezenta unui numar mare de bacterii formeaza colonii. Cercetatorii germani au descoperit ca bacteriile nu produc constant siderofori, ci realizeaza acest lucru in valuri, tot pe baza semnalelor chimice pe care le emit.

Aceste rețele de semnalizare reprezintă o strategie de supraviețuire, prin care agenții patogeni se sustrag de la apărarea antimicrobiană și copleșesc gazda. Aceste semnale de comunicare pot depăși barierele de specie și chiar barierele de regn. Moleculele comunicării prin semnale pot regla programele de transcripție ale genomului uman în avantajul agentului patogen. O componentă centrală a comunicării bacteriene este cunoscută sub numele de comunicare prin semnale (QS). Aceasta este definită ca fiind capacitatea de a detecta extracelular, micromoleculele de semnal și de a modifica expresia genelor, ca răspuns la densitatea populației bacteriene.

Mulți agenți patogeni, inclusiv Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Bacteroides, Yersinia, Burkholderia și Enterococcus spp., și alți agenți patogeni importanți clinic, cum sunt stafilococii și streptococii, conțin gene QS. Comunicarea de la celulă la celulă prin intermediul sistemelor QS ar putea contribui la reglarea globală a mai multor gene bacteriene, inclusiv genele de virulență, în condițiile specifice de mediu și de creștere. Până la 15% din cadrele de citire deschise la bacterii sunt controlate de molecule QS . Moleculele de semnal QS pot promova creșterea tulpinilor bacteriene și pot inhiba simultan creșterea altor bacterii , sau chiar fungi, organisme care concurează pentru aceeași nișă ecologică .

Fenomenul QS (sau autoinducerea) reprezintă un sistem de sesizare a condițiilor din mediul ambiant care permite bacteriilor sa-și monitorizeze propria densitate celulară.Acest fenomen se bazează pe interacțiunea unor molecule semnal mici difuzibile cu o proteină activatoare transcripțională care cuplează expresia genelor cu densitatea celulelor bacteriene.

În sistemul LuxI/lUXR, în care moleculele semnal acil-homoserinlactone (AHL) (derivați ai acizilor grași) cu un lanț acil de lungime variabilă , sinteza AHL se realizează sub acțiunea enzimei autoinductor -sintetaza (LuxI).Proteinele de tip luxIunice sau multiple sunt responsabile deci de producerea autoinductorilor specifici AHL unici sau multipli simultan, autoinductori pe care îi recunosc specific numai memrii aceleiași specii bacteriene , fiind capabili de a răspunde la acțiunea acestora. După sinteză, AHL difuzează prin membrana celulară , până când concentrația acestuia ajunge echivalentă la nivel intra /extracelular. Sistemul QS este foarte răspândit printre genurile bacteriilor Gram-negative , este implicat în reglarea multor fenotipuri asociate cu gazdă, incluzând aici producerea factorilor de virulență și metaboliți secundari. O specie patogenă oportunistă , Burkholderia cepacia prezentă în plămânii bolnavilor de fibroză chistică este adesea asociată cu Ps.aeruginosa .

Ambele specii bacteriene posedă un sistem de QS de tip LuxI/LuxR care produce AHL.Fiecare din cele două bacterii își activează regulonul QS respectiv ca răspuns la AHL produsă de altă specie. Până în prezent s-a demonstrat că la tulpinile de Ps.aeruginosa , procesul de QS reglează acțiunea a cel puțin 600 de gene și represează acțiunea altor 38 gene. Factorii de mediu influențează puternic reglarea multor gene ce se află sub coordonarea sistemelor de QS. La Ps.aeruginosa au fost descrise până în prezent 3 sisteme de semnalizare QS intracelulară și intercelulară:

sistemul coplet LasI-LasR

sistemul complet RhIL-RhIR

molecul PQS =molecula care realizează conexiunea reglatorie suplimentară între circuitele Las și Rhl.

Sistemele LasI/LasR și RhIL/RhIR sunt organizate într-un circuit reglator ierarhic, ele fiind activate secvențial în cursul creșterii celulare.

Sistemul LasI/LasR inițiază astfel, în cursul creșterii celulare , o cascadă de semnale , inducând transcrierea mai multor factori de virulență.

LasR sau RhIR interacționează cu PAI-I sau PAI-2 ( molecula autoinductoare respectivă) pentru a stimula expresia diferitelor gene. .(Anca -Mihail Israil, Mariana-Carmen Balotescu-Chifiriuc ,2009).

Sistemul tip las este alcătuit din 2 gene lasI și lasR .Dintre acestea , gena lasR, legându-se de molecula semnal de QS (3-oxo-C12-HSL), reușește să regleze expresia unor gene de virulență :las,lasA,aprA și toxA și a genei lasI.Sistemul las controlează: sinteza proteinei PQS, sistemul rhl, formarea de biofilme , sinteza elastazei, a proteazei alcaline , a lipazei, hidrogen -cianidelor, exotoxinei A, neuraminidazei catalazei, superoxid-dismutazei, aminopeptizadei și a mobilităților de tip swimming,swarming și twitching. Sistemul RHL ierarhic celui lad , responsabil de sinteza moleculei semnal C4-HSL controlează sinteza proteinei PQS și expresia unei hemolizine termolabile, sinteza factorului sigma, producerea metaboliților secundari (piocianina și cianidele) și expresia unor factori de virulență și reglează mișcările de tip swarming și twitching.

Între aceste două sisteme există o strânsă legătură, sistemul las controlând sistemul RHL printr-o cascadă de reacții.Exprimarea genelor lasR și rhIR este dependentă de faza de creștere și anume acestea sunt activate în a doua jumtate a fazei logaritmiced. .(Anca -Mihail Israil, Mariana-Carmen Balotescu-Chifiriuc ,2009)

Molecula de semnalizare PQS stabilește legătura între sistemele las și rhl .PQS este o moleculă difuzibilă implicată în expresia genei las B.Sinteza proteinei PQS este reglată pozitiv de LasR și controlotă negativ de către sistemul rhl , ceea ce demonstrează existența unui echilibru între cele două sisteme de gene las și rhl.

Proteina PQS este implicată în producerea biofilmelor și sinteza unor factori de virulență (elastază,piocianina) și a lecitinelor A și B.

Fig.1 Implicațiile proteinei PQS în reglarea expresiei factorilor de virulență și patogenitate la Ps.aeruginosa și în conintegrarea sistemelor rhl și las.

În ultimii ani s-a demonstrat și existența altor circuite reglatorii celulare la care este conectat sistemul QS de la Ps aeruginosa și anume:

circuitul reglatorilor globali

reglatorul Vfr cu rol în reglarea sintezei A și a proteazei și în reglarea a sute de gene

regulatorul mvaT cu rol în modelarea expresiei genice dependentă de densitatea celulară

reglatorul RsaL

reglatorul VqsR cu rol esențial atât în sinteza moleculelor semnal 3-oxo-C12-HSL și C4-HSL cât și în secreția proteazei și piocianinei

reglatorul MvfR , controlează virulența în cadrul cascadei QS în mod independent de sistemul rhl

reglatorul OscR este inhibitor al QS și are un rol în interacțiunea între sistemele Las și RHL .Este o proteină anti-activator , prin represia acțiunii genei lasI.

proteina reglatoare AslgR2 reglează funcții legate de statusul metabolic și energetic celular , modulează expresia genelor rhIRși lasR

polifosfat-kinaza are influență pozitivă asupra moleculelor autoinductoare

factorul alternativ sigma RpoN influențează negativ QS

factorul sigma RpoS reglează un număr mare de gene implicate în QS , probabil existând un control mutual între QS și acest factor. (Anca -Mihail Israil, Mariana-Carmen Balotescu-Chifiriuc ,2009)

Fenomenul de QS este parte integrantă a rețelei de control global. În general rețelele de control global sunt formate din moduloni și stimuloni, termeni omologi , care desemnează ansambluri de gene ce descind dintr-un ascensor comun, reglator implicat în mai multe funcții metabolice.

Primul sistem de QS luxI/luxR a fost caracterizat la V. fischeri. Modelul luxI/LuxR de la V.fischeri a rămas un sistem de referință pentru mecanismul QS de control a expresiei genelor la bacteriile gram-negative. Vibrio fischeri trăiește în simbioză cu diferite gazde marine și a fost găsit localizat într-un organ specializat ,,producător de lumină,, al acestor gazde, organ în care acest vibrion se poate multiplica până atinge o densitate celulară înaltă la care se declanșează producerea de autoinductor care la rândul lui determină acțiunea unui complex enzimatic tip luciferează în urma căruia rezultă fenomenul de bioliminscență. Lumina produsă o ajută pe gazdă să-și atragă perehea cât și prada sau evitarea prădătorilor.

Modelul LuxI/luxR reprezintă un sistem de referință pentru mecanismul QS de cotrol a expresiei genelor la bacteriile gram-negative.Deși mecanismele de bază al acestui proces de QS au fost conservate , totuși sistemele luxI/LuxR au evoluat și s-au adaptat la diferite tipuri de rețele de reglare pe presiunea de selecție impusă de habitatele respective. Primul sistem de QS luxI/LuxR a fost caracterizat la V.fischeri.

Bacteriile dezvoltă, în general, două modalități de comportament: plutirea liberă a planctonului, formă în care organismele unicelulare plutesc sau înoată independent într-un mediu lichid și cea în care celulele sunt ferm atașate unele de altele, de obicei aderând la suprafața unui substrat, formând o structură solidă (Costerton și colab., 1987; Flemming, 2009).

2.2 Comunicare,semnalizare moleculară între bacterii și levuri

Specia Candida albicans a fost prima datã izolatã de Berckhout în 1923. La examenul direct, Candida albicans se prezintã în general sub formã de celule levurice sau pseudomicelii. Celulele levurice sunt mici, rotunde sau ovale, de 2-5 ì, cu perete subþire. Pseudomiceliile sunt constituite din blastospori alãturaþi. Ramurile pseudomiceliilor se formeazã în grupuri de câte 4-6 la capãtul unora dintre celulele care le constituie. Ramurile alcãtuiesc o coroanã (verticiliu), fiecare dintre ramuri putând forma noi coroane. Rareori pot apare la examenul direct ºi filamente miceliene veritabile

Pseudomonas aeruginosa cauzeaza infectii intr-o mare varietate de gazde si este principala cauza de mortalitatea în fibroza chistica (FC) la pacientiStudii recente au stabilit că semnalizare poate să apară între P.aeruginosa și C. albicans, cu molecula bacteriană 3-oxo-C12HSL care afectează morfologia Candidei , iar farnesolul reduce nivelurile de chinolonă. Dacă aceste interacțiuni sunt comune și tipice în tulpini clinice de P. aeruginosa a fost abordată folosind CF izolate care a produs diferite niveluri de HSLS-.

Pseudomonas aeruginosa este o bacterie omniprezent Gram-negative care se găsește într-o multitudine de medii. Asrfel fiind un agent patogen uman oportunist, este, de asemenea capabil sa provoace boli la eucariote, cum ar fi plante,mamifere, insecte și nematozi (Diggle et al., 2003;Giamarellou, 2000; Rahme și colab, 1995, 2,000.; Tan &Ausubel, 2000; Whitchurch și colab., 2005). De asemenea,cauza principala de mortalitate in fibroza chistica (FC)Grupe (Diggle și colab, 2003;. Drenkard & Ausubel,2002; Govan & Deretic, 1996; Smith și colab., 1996). P.aeruginosa comunică folosind semnale chimice pentru a sesiza densitate de celule si expresia genelor si virulenta factorilor alter într-un proces cunoscut sub numele de cvorum detectie (QS) (Heurlier et al.,2006; Schuster & Greenberg, 2006; Shiner et al., 2005;Smith & Iglewski, 2003; Williams, 2002).

QS reglementeaza multe caracteristici virulente inclusiv formarea de biofilme și producția de factori cum ar fi cianura de hidrogen, pyocyanin,proteaze și rhamnolipids (Calfee et al, 2005;. Cugini et al., 2007; Diggle et al, 2003, 2006, 2007.; McGrath și colab., 2004; Wade și colab., 2005). Împreună cu P. aeruginosa, drojdia dimorphică, Candida albicans este unul dintre cele mai frecvent izolate microorganisme de la CF spută pacient (Bakare et al., 2003;Bauernfeind et al., 1987; Hughes & Kim, 1973).

Interesant, studii recente au aratat ca aceste interacțiuni de semnalizare între P. aeruginosa și C. albicans pot fi, de fapt, bidirecționale. S-a constatat că adăugarea de farnesol conduce la scăderea producției PQS în P. aeruginosa și că aceasta scădere conduce la o reducere a PQS reglementate- pyocyanin factor de virulenta (Cugini et al., 2007). Aceste studii deschid un scenariu interesant , factorii secretați de P. aeruginosa și C. albicans au reciproc efecte antagoniste asupra trasaturilor de virulență.

3.Pseudomona aeruginosa -mecanisme de comunicare QS

Pseudomona aeruginosa este un patogen Gram negativ, versatil , cu motilitate unipolară. Este de asemenea un patogen oportunist ce produce infecții la plante și animale. Patogenitatea speciei P.aeruginosa este cauzată în principal de către numeroșii factori de virulență și de către flexibilitatea genetică care îi permite să colonizeze , să se adapteze și să supraviețuiască în condiții diferite de mediu(Ben Haj Khalifa și colab , 2011).

P. aeruginosa produce o varietate de pigmenți , precum piocianina (pigmentul albastru verde),pioverdina (pigmentul verde-galben fluorescent) și piorubrina (pigmentul roșu -brun). Pentru izolarea acestei specii au fost dezvoltate o serie de medii de cultură care stimulează producerea caracteristică de pigmenți , mediul Agar P care evidențiază producerea de piocianină și piorubrină , și mediu Agar F care stimulează producerea de pioverdină. P.aeruginosa are aspect fluorescent sub lumina UV și poate fi identificat preliminar in vitro datorită mirosului specific de struguri sau de tei. P.aeruginosa poate crește și în medii ce conțin cantități mari de petrol , fiind inclus în grupul microorganismelor capabile să utilizeze hidrocarburi (hydrocarbon -using microorganism ="HUM bug"), cauzând un proces numit coroziune microbiană .

Pseudomonas aeruginosa este o bacterie gram-negativa (gram-negativa se refera la faptul ca ea nu se coloreaza in violet prin coloratia Gram), ce face parte din familia pseudomonadelor. Bacteria mai este cunoscuta si sub denumirea de bacil piocianic (deoarece ea produce un pigment albastru numit piocianina).
Bacteria este una ubicvitara, adica se poate gasi cam peste tot in mediul inconjurator. Ea se particularizeaza prin rezistenta la multiple substante antibacteriene. Astfel ea se poate gasi in apa, sol, vegetale, mediul de spital, dar si in apa de piscina, in solutiile pentru lentile de contact, produse cosmetice, unele sapunuri.
Pseudomonas aeruginosa este o bacterie virulenta din cauza componentelor sau substantelor toxice pe care ea le secreta (piocianina, exotoxina A, S, citotoxine, elastaze), substante care au capacitatea de a distruge tesuturile, celulele sangvine. Vestea buna este ca bacteria este una oportunista, adica produce infectii numai in anumite conditii: de exemplu in contextul altor infectii, cand organismul este deja slabit, la nou-nascuti cu anomalii congenitale, copii distrofici, persoane cu mucoviscidoza (vezi mucoviscidoza si de ce ei sunt mai susceptibili la infectie) etc. Deci in concluzie infecteaza persoanele care au o aparare deficitara.

Versatilitatea speciei P.aeruginosa este explicată și prin înalta sa flexibilitate metabolică.Cu toate că P.aeruginosa este înâlnit în general în condiții anaerobe , această specie se poate întâlni în medii anoxice , și în plus poate realiza denitrificarea. Acest microorganism poate crește în anaerobioză utilizând nitratul ca și acceptor terminal de electroni , iar în absența sa este capabil să fermenteze arginina prin fosforilare la nivelul substratului.

Infecțiile cronice cu P.aeruginosa sunt însoțite adesea de producerea de biofilme ce reprezintă o problemă serioasă în cadrul societăților industrializate , în special pentru pacienții imunocompromiși sau cu alte afecțiuni de fond și vârstnici. Biofilmele protejează celule bacteriene și împotriva altor elemente potențial detrimentale din mediu, inclusiv de efectorii imunitari ai gazdei , din acest motiv P.aeruginosa poate produce cu ușurință infecții nosocominale , fiind considerat organism model pentru studiul relației patogen -gazdă și pentru studii de antibiorezistență.

Virulența Ps.aeruginosa

Virulența reprezintă capacitatea unei tulpini date a unui microorganism patogen, aflată într-o anumită fază de creștere, de a se localiza, de a coloniza, de a se multiplica și, eventual, de a invada celulele și țesuturile organismului-gazdă și de a produce toxine, determinând o stare patologică la o anumită gazdă, atunci când este introdusă în organismul acesteia în condiții bine definite. Această definiție constituie o viziune ecologică a relației obligatorii dintre parazit și gazdă în determinarea bolii, ca și a gradului său de gravitate, dependent de particularitățile celor doi parteneri la momentul stabilirii relației.

Virulența este o proprietate multifactorială, care exprimă cantitativ gradul de patogenitate al unei tulpini pentru o anumită gazdă și este determinată de însumarea unor însușiri diferite și independente, cum sunt capacitatea de infecțiozitate, de invazie și de toxigenitate.

Flexibilitatea genetică remarcabilă a speciei P.aeruginosa conduce la producerea unui arsenal extins și variat de factori de virulență cu rol esențial în patogenitatea acestei specii. Interacția dintre factorii de virulență la P.aeruginosa și răspunsul imunitar al gazdei dictează tipul de infecție.

Principalii factori de virulență produși de P.aeruginosa pot fi grupați în două categorii:

determinați de virulență atașați membranar, de tipul fimbriilor, flagelilor

sau alginatului și factori de virulență secretați , precum toxine, pigmenți,enzime.

Cunoașterea în detaliu a distribuției , producerii , modului de acțiune și controlului producerii de factori de virulență prezintă un potențial aplicativ remarcabil , deoarece oferă noi posibilități de prevenție și tratament antiinfecțios.

Există două tipuri de factori de virulență:

(1) factori implicați în infecția acută: acești factori sunt fie pe suprafața de P. aeruginosa, fie secretat. PILI permite aderarea la epiteliul. Exoenzima S și alte adezine consolida aderarea la celulele epiteliale. Exotoxina A este responsabil de necroză tisulară. Rolul patogen al exoenzima S este atribuită la perturbarea organizării normale citoscheletului, distrugerea imunoglobulina G și A, conduce la depolimerizarea filamente de actină și contribuie la rezistența la macrofage.

(2) factorii implicați în infecția cronică: siderophores (pyoverdin și pyochelin), permite bacteriilor sa se inmulteasca in absenta ionilor feroase. Tulpinile izolate de la pacientii cu fibroza chistica au o pseudocapsule de alginat care protejează bacteria de la fagocitoza, deshidratare și antibiotice. Mai mult decât atât, acesta îmbunătățește aderența la celulele epiteliale care formează un biofilm. Două tipuri diferite de sisteme de reglare controlează expresia majoritatea acestor factori de virulență: cele două componente sistemul reglator de transcriere și sistemul cvorum senzori. Aceste două mecanisme sunt necesare pentru supraviețuirea și proliferarea acestui microorganism în gazdă. Pseudomonas aeruginosa este membru al clasei de Gamma Proteobacteria de bacterii. Pseudomonas aeruginosa este o bacterie care trăieste liber, frecvent întâlnitî în sol și apă. 

Pseudomonas aeruginosa   cauzeaza infectii ale tractului urinar, infecții ale sistemului respirator, dermatite, infectii ale tesuturilor moi, infectii bacteriene, osoase si articulare, infecții gastro-intestinale și o varietate de infecții sistemice, în special la pacienții cu arsuri severe și la pacienții cu cancer și SIDA, care sunt imunodeprimati.  Infecție Pseudomonas aeruginosa este o problemă gravă la pacienții spitalizați cu cancer, fibroza chistica, și arsuri. Rata de fatalitate caz, la acești pacienți este aproape de 50%.

  Pseudomonas aeruginosa este o baghetă de Gram-negativ de măsurare 0.5 – 0.8 uM de 1.5 – 3.0 micrometri. Aproape toate tulpinile sunt mobile prin intermediul unui singur flagel polar.  Bacteria este omniprezentă în sol și în apă, și pe suprafețele în contact cu solul sau apa. Metabolismul său este respirator și fermentativ niciodată, dar vor crește în absența O 2, dacă NO 3 este disponibil ca un acceptor de electroni respirator. Pseudomonas aeruginosa cauzeaza infectii intr-o mare varietate de gazde si este principala cauza de mortalitatea în fibroza chistica (FC) la pacienti.

Aceste modificări pot include modificări ale nivelurilor de moserina N-acil lactone (HSLS), care sunt secretate molecule semnal. Pseudomonas aeruginosa a devenit o cauza importanta de infectie-gram negativ, în special la pacienții cu mecanismele de aparare gazda compromisă. Acesta este cel mai frecvent patogen izolat de la pacienți care au fost spitalizați mai mult de 1 săptămână, și este o cauză frecventă a infecțiilor nosocomiale. Infectiile Pseudomonas sunt complicate si pot pune viata in pericol.

Pseudomonas aeruginosa este o bacterie responsabilă pentru infecții severe nosocomiale, infecții care pot pune in pericol viata unor persoane cu imunitate compromisa, si infectii cronice la pacientii cu fibroza chistica. Virulența bacteriei depinde de un număr mare de factori de celule asociate și extracelulare. Factorii de virulenta joacă un rol important în colonizarea patologică, supraviețuirea bacteriilor și invazia tesuturilor.

Gram bacteria negativ

La bacteriile Gram negative ,meecanismul de QS este reprezentat de sistemul de referință LuxI/LuxR. Bacteriile Gram negative (care se colorează în roșu) au stratul specific subțire, de 10 nm, format dintr-un singur substrat, dar care are o structură mai complexă. În compoziția sa intră un macropolimer de natură lipozaharidică format din fosfolipide și lipoproteine. El formează un complex peptodoglicanlipoproteină. Dintre componenții stratului extern cel mai important este lipopolizaharidul, care este un constituent termostabil, care conferă acestor bacterii și caracterele endotoxice și de patogenitate.

Gram bacteria pozitive

Bacteriile Gram pozitive (denumite astfel după comportarea lor în urma aplicării tehnicii de colorare Gram, colorându-se în violet închis), au acest strat format din peptidoglicani, repartizat în mai multe substraturi, cu grosimea de 0,02-0,08 μ. În structura peptidoglicanului mai există proteine, alte polizaharide și substanțe specifice – acizii teichoici care asigură o sarcină negativă la suprafața bacteriilor, datorită grupărilor fosfat pe care le conțin. Acizii teichoici sunt polimeri lungi, flexibili formați din poliglicerolfosfat și polirivitolfosfat.

Această proprietate este importantă în separarea bacteriilor prin filtrare, când se folosesc filtre cu sarcină pozitivă. La bacteriile Gram pozitive și Gram negatve , aceste sisteme de semnalizare sunt implicate în generarea unor anumite răspunsuri foarte variate de la : bioluminiscență , producerea de anumiți factori de virulență , inducerea competenței pentru procesul de transformare bacteriană , sporulare, procese metabolice dependente de densitatea celulară pînă la transferul de plasmide , toate aceste procese având trăsătura comună de a fi reglate de către densitatea celulară.(Anca -Mihail Israil, Mariana-Carmen Balotescu-Chifiriuc ,2009)

Comunicarea intercelulară este de asemenea folosită de către patogenii gram-pozitive pentru a controla virulenta. Mai degrabă decât să folosim AHL – molecule de semnalizare pe bază de celule, comunicarea în gram pozitiv a bacteriilor se bazează pe producerea și detectarea de oligopeptide modificate numite peptide autoinducing (SAPI). Sistemul cel mai bine studiat este sistemul cvorum-sensing de S. aureus, care este codificat de gena regulatorului accesoriu (agr) locus. Funcția analog a acestui cvorum joacă detecție P. aeruginosa virulență, sistemul agr este esențial pentru un complex de retea de reglementare care controleaza producerea unei largi serii de S. aureus factori de virulenta . Mai mult decât atât, agr are, de asemenea, o relație complexă cu formarea biofilmului, care are semnificativ implicații clinice.

Bacteriile care folosesc mecanismul QS produc constitutiv si secreta anumite molecule de semnalizare (numite autoinducers sau feromoni). Aceste bacterii au, de asemenea, un receptor care poate detecta în mod specific molecula de semnalizare (inductor). Când inductorii leagă receptorul, acesta activează transcripția unor gene, inclusiv cele pentru sinteza inductor. Astfel, pentru ca transcrierea genei să fie activata, celula trebuie sa întâlneasca molecule secretate de alte celule din mediul său de semnalizare.

Când doar câteva alte bacterii de aceeași natură sunt în imediata apropiere, reduce concentrația inductorului în mediul înconjurător aproape la zero, astfel încât bacteriile produc puțin inductor. Cu toate acestea, pe măsură ce populația crește, concentrația de inductor trece pragul , provocând inductorul să fie sintetizat. Aceasta formează o buclă de feedback pozitiv, iar receptorul devine pe deplin activat. Activarea receptorului induce up-reglarea altor gene specifice, induce toate celulele să înceapă transcrierea aproximativ în același timp. Acest comportament coordonat de celule bacteriene pot fi utile într-o varietate de situații.

În loc de limbă, bacteriile folosesc molecule de semnalizare, care sunt eliberate în mediul înconjurător. Precum eliberarea moleculelor de semnalizare, bacteriile sunt, de asemenea, capabile să măsoare numărul (concentrație) din moleculele dintr-o populație. În prezent folosim termenul de "Cvorumul Sensing" (QS) pentru a descrie fenomenul prin care acumularea de molecule de semnalizare permite unei singure celule pentru a sesiza numărul de bacterii (densitatea celulară). În mediul natural, exista multe bacterii diferite care trăiesc împreună care folosesc diferite clase de molecule de semnalizare. Astăzi, mai multe sisteme de detectare cvorum sunt intens studiate în diverse organisme cum ar fi bacteriile marine și mai multe bacterii patogene.

In general, sistemele de tip lux constau in 2 Componente:

sintaza autoinducer (de exemplu, Luxi), care sintetizează Ahls din S-adenyosyl metionină

o transcriptie regulator (de exemplu, luxR).

P. aeruginosa de virulenta sunt controlate de 2 luxtype distinct Sisteme de cvorum-detectare, numit las și RHL, care sunt numit după influența lor asupra elastazei și producția rhamnolipid, respectiv. Sistemul las reglementează sistemul RHL ca parte a unei cascade de reglementare de virulență. Acest circuit ierarhic controlează mai multe trasaturi de virulență dincolo de elastaza și rhamnolipid, inclusiv formarea exoprotease și producerea de toxine, motilitatea, si biofilm.

Cvorum detectie este de origine veche în multe specii, cu toate că atunci când a apărut pentru prima dată în evoluția bacteriilor nu era clar .Componentele sistemelor cvorum-detectare sunt de obicei codificate de gene cromozomiale, care probabil au fost dobândite de transferul de gene orizontal . Studii recente au arătat că, în unele cazuri, bacterii de specii diferite și bacterii gazdă sunt în măsură să detecteze și reacționeze la semnalele chimice celorlalți . In cadrul genului Pseudomonas sunt si alte specii, cum ar fi P. fluorescens, P. putida, P. syringae și P. Alcaligenes. 

Această bacterie este capabilă să utilizeze o varietate de compuși organici ca substrat să crească, capacitate permițându-i să colonizeze niste unde nutrienti sunt limitate care alte organisme care pot asimila. Este interesant faptul că Fr. aeruginosa este importantă pentru om atât datorită faptului că reprezintă probleme, și pentru că poate fi util în tratamentul poluării mediului. De fapt, aceste bacterii izolate au fost obținute între 2 și 8% din fecalele indivizilor sănătoși  arată că contactul cu aceasta bacterie este de zi cu zi și doar amenință sănătatea noastră în condiții speciale.

  Odată ce infecția este stabilită, P.aeruginosa produce o serie de compuși toxici care cauzează nu numai pagube importante tesutului, dar în plus interfera cu funcționarea sistemului imunitar. Printre proteinele implicate in infectarea  cu P. aeruginosa  s-au găsit toxine, cum ar fi exotoxină A și S, și enzime hidrolitice care degradează membranele și țesut conjunctiv de diferite organe. Această situație este agravată de dificultatea de tratare a infecțiilor de P. aeruginosa, iar această bacterie are o rezistență naturală foarte mare la diferite antibiotice și dezinfectante .

Mai mult decât atât, în medii apoase aceasta bacterie aderă la suprafețe, producând un fel de agregat numit biofilm. Formarea acestor grupuri de bacterii și materiale extracelulare reprezintă o problemă de sănătate pentru dispozitive. De asemenea, P. aeruginosa prezintă probleme în industria alimentară, deoarece poate descompune alimentele care sunt conservate refrigerate pentru a menține metabolismul bazal în aceste condiții și pentru a produce enzime hidrolitice .

Cu toate acestea, în timp ce P. aeruginosa la om provoca diverse probleme, aceasta bacterie are mai multe aplicații biotehnologice, în special în domeniul mediului. Într-adevăr, P. aeruginosa este una dintre bacteriile cele mai studiate la nivel molecular și genomul său a fost recent complet secvențiat .

"Quorum Sensing System"

Pseudomonas aeruginosa, precum si alte bacterii are mai multe sisteme de reglementare care permit modificarea expresiei diferitelor gene, ca răspuns la schimbările din mediul înconjurător. Acest sistem de reglementare detectează când acesta a ajuns la o masă critică de bacterii, care a fost numit "cvorum senzor" . Mecanismul prin care expresia genelor este reglementata la densități mari de celule se bazează la o producție scăzută constantă pe celulă a unui compus numit autoinductor .P. aeruginosa are mai mult de un sistem de "detectare cvorum"  două dintre acestea numite și RHL .

Fenomenul de Quorum Sensing (sau autoinducerea) reprezintă un sistem de sesizare a condițiilor din mediul ambiant care permite bacteriilor să-și monitorizeze propria densitate celulară. Acest fenomen se bazează pe interacțiunea unor molecul semnal(autoinductori)mici difuzibile cu o proteină activatoare transcripțională care cuplează expresia genelor cu densitatea celulelor bacteriene. Acest sistem de reglare ubicvitar în lumea bacteriană mai este numit și sistem de reglare cu două componente:

o componentă proteică receptoare(senzor) (receptor semnal tip Lux R)

O componentă genetică reglatoare (efector=receptor activat ) cu rol de receptor/activator al transcrierii genice(prin modificarea conformașiei specifice a ADN-ului sau prin interacțiune cu ARN-polimerază).

În tipul I secreția exoproteine a trecut direct la mediul extracelular fără a trece prin spațiul periplasmic. In acest fel peptidă semnalul de translocare nu este implicat, dar depinde de prezența anumitor acizi semnături amino în regiunea carboxil a proteinei, precum și competiția de proteine ​​accesorii specifice pentru translocarea polipeptidei de a secreta. Cazurile cele mai bune studiate de acest tip constituie proteaze secretorii  Erwinia chrysanthemi și α-hemolizinei la E. coli. În P. aeruginosa proteaza alcalină codificată de gena este secretat APRA în acest fel; implicat în secreția de APRD, Apre și APRF proteine.

Calea de tip II secreție, de asemenea, numit cale generală secreția, este responsabil pentru secreția de majoritatea proteinelor extracelulare în bacterii gram-negative, deși E. coliși Salmonella nu este prezentă. In acest traseu, secreția prin membrana internă depinde de sistemul Sec, prezente în bacterii gram pozitive și gram-negative, și peptida semnal la capătul amino terminal al proteinelor care sunt translocate. Odată ajuns în spațiul periplasmic, un set de proteine ​​translocate 12 la 14 proteine ​​in P. aeruginosa numit XCP  proteine ​​care sunt transportate prin sistemul de XCP în P. aeruginosa sunt, printre altele, elastaza, lipază, exotoxină A, fosfolipaze și fosfataza alcalină. Așa cum am menționat mai devreme, transcrierea unor gene care codifică proteine ​​care sunt secretate de această cale este reglementată prin sistemul "detectie cvorum" reglementeaza mai multe gene XCP .

Sistemul secreție de tip III translocates proteine ​​direct la bacterii la celule eucariote, care este prezentă în bacterii patogene ale plantelor sau animalelor. În P. aeruginosa multe exotoxine transloca celulele eucariote prin sistemul de tip III. Printre aceste toxine sunt exotoxine S și T care blochează transducția semnalului celulei infectate prin transferaza ADP-ribozil și exotoxina Și, recent descris AMP ciclic de ridicare, prin urmare, au o activitate adenilat ciclazei. Proteine ​​implicate in secretia de tip III au omologie structurală cu proteine ​​implicate în asamblare flagel .

Infecții cauzate de biofilms sunt dificil de a eradica deoarece aceste structuri sunt deosebit de rezistente la agenți antimicrobieni și factori imune ale gazdei [24,25]. Organizare biofilmelor bacteriene este foarte dependentă de QS, precum și interacțiunea dintre aceste două procese este considerat esential in patogeneza bacteriene

Producție biosurfactant

Un agent tensioactiv este un compus activ de suprafață, adică, având proprietăți detergente. Omul foloseste o mare cantitate de tensioactivi sintetizate chimic în diferite produse de curatare le consumăm. Multe organisme vii produc agenți tensioactivi pentru diverse scopuri, și acești compuși sunt numite biosurfactanti .Biosurfactantii sunt importante, de exemplu, în plămânii unde un surfactant este critică în loc schimbul de gaze. 

Bacteria liquefasciens Serratia produce un surfactant care permite celulelor să se deplaseze într-o zonă  în timp ce autoinducer Bacillus subtilis este surfactin numit biosurfactant  Natura chimică a biosurfactanti este variat, acolo polizaharide peptide și glicolipide și altele. Biosurfactanti au un mare potential biotehnologic deoarece acestea sunt la fel de eficiente sau sintetizate chimic mai, dar sunt complet biodegradabile si non-toxic .

P. aeruginosa biosurfactant rhamnolipid produce ca parte a răspunsului dependent senzorul cvorum RHLR . În condiții de laborator această bacterie produce două forme ale Glicolipida, unul conținând o moleculă ramnoză, iar celălalt are două .Nu este clar ce rol a rhamnolipids trebuie să P. aeruginosa, este postulat, de exemplu, P.aeruginosa folosind aceste biosurfactanti a solubiliza substraturi hidrofobe cum ar fi hexadecan  cu toate acestea nu multe izolate folosind hexadecan ca sursă de carbon și tulpini toate apar rhamnolipids. Alte posibilități sunt ca aceste biosurfactanti implicate în motilitatea celulară, în rezistența naturală a bacteriilor la metale, sau semne de privarea de nutrienți în cvorum răspunsul de detectare.

Aplicații biotehnologice rhamnolipids sunt multiple  dar utilizarea sa principală este de a curăța solurilor contaminate cu hidrocarburi sau metale grele . Recent, a fost raportat că rhamnolipids poate ucide în concentrații scăzute ciuperci zoosporic  care sunt patogeni importante plante comerciale, astfel încât să aibă, de asemenea, un potențial pentru controlul biologic al acestor dăunători.

În laboratorul meu de la Institutul de Biotehnologie al UNAM, am raportat descrierea calea metabolică implicată în sinteza rhamnolipids . Știind acest fel ne-a permis să se stabilească o strategie pentru a produce tulpini rhamnolipids recombinant E. coli .Avantajul producerii rhamnolipids enterobacterii în acest sens este faptul că producția de metaboliți de P. aeruginosa restingida industrial, deoarece este un agent patogen oportunist.

Producția de polihidroxialcanoaților

P. aeruginosa ca un carbon stocat în condiții de limitare azot, polihidroxialcanoaților (PHA) la 10 până la 14 atomi de carbon și, odată ce bacteriile sunt într-un mediu propice sunt degradate de β-oxidare .

S-a constatat că o mare parte din ASP este sintetizat de către o sucursală a traseului general al biosinteza acizilor grași, la nivelul enzimei reductază β-ketoacyl (FabG). Atât monomeri PHA ca porțiunea de lipide a rhamnolipids sunt sintentizados mare parte pe calea generală de sinteză a acizilor grași, deși la reducerea ketoacyl-ACP intermediar, există o enzimă  care este specific pentru sinteza PHA și rhamnolipid . Astfel, gena mutantă în Rhlg produc niveluri foarte scăzute de PHA  și produc rhamnolipid . PHAs au o aplicație biotehnologic largă, deoarece de la ei poate produce materiale plastice biodegradabile.

Degradarea alcani cu catenă ramificată

Unele hidrocarburi se acumulează în mediul datorită biodegradabilitate sale reduse. Acesta este cazul alcani și alchene cu catenă ramificată, în special cele cu trei terminații metil sau atomi de carbon  tulpini au fost raportate P. aeruginosa având capacitatea de a degrada acești compuși și, prin urmare, sunt utili în curățarea siturilor contaminate cu compuși .

Agentul activ de suprafață cel mai des utilizat în țările dezvoltate este cu catenă ramificată alchilbenzen sulfonat (absr), acest detergent este o problemă de poluare gravă, deoarece se acumulează în râuri și lacuri din cauza rata scăzută de degradare a lanțului său lateral. În laboratorul meu birou izolăm o apă menajeră și stație de epurare industriale o tulpină de P. aeruginosa (W51D) capabile să degradeze absr .Tulpina tip PAO1 este incapabil de a degrada detergentul, însă devine degradat Citronellol alchenă ramificat  care a fost folosit ca model pentru a studia calea de degradare hidrocarburi ramificate.

Traseul degradare a absr în tulpina W51D arată că această detergent este degradat parțial prin citronelol cale de degradare, care este prezentă în diferite tulpini de P.aeruginosa, dar cele mai multe dintre surfactantul este degradat de o cale catabolică roman . În acest nou traseu primul pas este desulfonare a surfactantului, și ulterior este complet degradat la catena laterală acidul benzoic, pentru a rupe în cele din urmă inelul aromatice și degradată de ciclul TCA .

Grupul de cercetare coordonat de Maestrul Oscar Monroy Metropolitan University a demonstrat utilitatea tulpina W51D in tratamentul apelor uzate cu un conținut ridicat de agenți tensioactivi de tipul de alchilbenzeni liniari. Deoarece acesta este un tratament anerobio, bacteriile nu supraviețuiesc mai mult decât în ​​primul reactor, evitând astfel problemele de eliberare în mediu cantități mari de un potențial patogen.

Pseudomonas aeruginosa cauzeaza infectii într-o mare varietate de gazde si este principala cauza a mortalitatii in fibroza chistica (FC) de pacienti. Deși cele mai multe izolate clinice de P. aeruginosa împărtășesc virulenta comune determinanți, este cunoscut faptul că tulpinile evolueze și schimbe fenotipic timpul infecțiilor pulmonare CF.

Unele considerații evolutive

 P. aeruginosa are o capacitate remarcabila de a se adapta la medii diferite și, de asemenea, are distincția de a nu furniza o populație clonală. . Poate apărea întrebarea cât elementele implicate în patogeneza selectat P. aeruginosa. .

Grupul de bacterii Pseudomonas din care fac parte este constituită de microorganisme Gram-negative, mereu în mișcare cu flagelare polar. În mod normal, au găsit în pământ, deși ele pot fi agenți patogeni oportuniști la animale (Ps. Aeruginosa) și agenți patogeni de plante (Ps. Syringae).

Unii Pseudomonas (de exemplu, Ps. Aeruginosa) sunt capabile de a efectua procesele de denitrificare (NO3 NO2 ® ® N2), astfel încât solurile sunt de azot utilizabile sărăcit din punct de vedere agricol. Acest procedeu de reducere a azotului (care acționează ca un acceptor de electroni pentru procesului de respirație anaerobă) se numește reducerea dissimilatory de azot.

Pseudomonas aeruginosa este o bacterie responsabil pentru infecții severe nosocomiale, infecții pune in pericol viata de persoane cu imunitate compromisa, si infectii cronice la pacientii cu fibroza chistica.

P. aeruginosa. Prima dovada ca cvorumul sensing poate Formarea influență biofilmelor a fost raportat în asociere cu P. aeruginosa, când a fost găsit un mutant Iaci pentru a produce o biofilm subtire, care a fost mult mai sensibile la perturbare de detergenți . Aceste constatari, impreuna cu rapoartele de contribuția de detectare cvorum la formarea biofilmelor în alte bacterii, au condus la un interes considerabil în dezvoltarea de inhibitori cvorum detectie ca un mijloc de a preveni sau trata infecții asociate biofilmelor.

4.Candida albicanis mecanisme de semnalizare intercelulară

Candida albicans este un agent patogen fungic major al oamenilor, provocând aproximativ 400.000 de infectii sistemice care pot pune in pericol viata la nivel mondial în fiecare an . Această ciuperca, împreună cu alți membri ai familiei Candida, este prezentă pe piele și în cavitatea orală și gastro-intestinale și broșuri urogenitale la cele mai multe persoane sanatoase

În gazdă sănătos, C. albicans există în mod normal, ca un organism comensale benigne. Cu toate acestea, ca un agent patogen oportunist, această ciupercă poate provoca, de asemenea infectii superficiale, cum ar fi candidoza orală sau vaginală, sau poate pune în pericol viața. C. albicans este o ciuperca polimorfă care poate crește fie ca ovoid în formă de drojdie devenire, ca celulele elipsoidale alungite cu constrângeri la septurilor (pseudohyphae) sau ca adevărat hyphae.16 suplimentare morfologii paralele cu pereți includ celule albe și opace, formate în timpul de comutare și clamidiospori, care sunt cu pereți groși-spor ca structure. n alt factor important de virulenta de C. albicans este capacitatea sa de a forma biofilme pe suprafețe abiotici sau biotice.

Concentrarea acestei molecule crește proporțional cu populația și, după ce a atins un prag critic, un răspuns de reglementare este declanșată ceea ce duce la expresia coordonată sau reprimarea genelor țintă QS-dependente din întregul grup de bacterii. Comunicare QS în bacterii a fost observată pentru prima data în timpul studiilor privind competența genetice în Streptococcus pneumoniae și bioluminescence în speciile Vibrio marine în anii 1960 și 1970. După aceea, QS fost observată în multe specii de bacterii care reglementează cel mai diverse procese incluzând secreția de factori de virulenta, motilitate, formarea biofi LM, sporularea și producția de antibiotic

În microbi patogeni, The coordonate expresia factorilor de virulență în timpul infecției cu o gazdă probabil constituie un avantaj de supravietuire poate juca semnifi de îmbunătățirea șansele de a stabili infectie si evadarea răspunsul imun [7,8]. În plus, unele QSMs pot fi considerate factori de virulenta de la sine, deoarece ele sunt toxice pentru celulele gazdă și / sau pot modula imunitatea gazdă .

Cvorum detectie (QS) este un mecanism de comunicare microbiene dependente de celule densitate care pot reglementa mai multe comportamente din bacterii, cum ar fi secreția de virulență, factori, formarea LM biofi, competență și bioluminescence. Existența unor fungice. Sisteme de QS a fost dezvăluit în urmă cu zece ani de la descoperirea faptului că farnesolul controalele fi plângere în ciuperca polimorfă patogene Candida albicans.

În ultimul deceniu, farnesolul a fost demonstrat de a juca mai multe roluri în C. albicans fiziologie ca de semnalizare moleculei și inducerea efecte negative asupra celulelor gazdă și altor microbi. În plusla farnesol, The Tirozol alcool aromatic, de asemenea, a fost dovedit a fi o moleculă C. albicans QS (SMC) care controlează creșterea, morfogeneza și formarea biofi LM. În Saccharomyces cerevisiae, alte doua alcooli aromatici, feniletanol și triptofol-au dovedit a fi QSMs reglementează morfogenezei în condiții de înfometare azot. In plus,

Populație comportamente dependente de densitate, care seamănă QS au fost descrise în mai multe alte specii de fungi. Deși cercetarea QS fungice este încă în fază incipientă, descoperirea sa a schimbat opiniile noastre despre regatul fungice și ar putea duce in cele din urma la dezvoltarea de noi terapeutica antifungice. Un mecanism important de comunicare microbiene, QS are loc prin eliberarea și monitorizarea continuă molecule hormon numit ca auto-inductori sau quorumsensing molecule (SMC).

Pe scurt, factori de virulenta de P. aeruginosa induce stresul ER in celulele epiteliale ale căilor respiratorii și, de asemenea, să declanșeze ISR pentru a îmbunătăți supraviețuirea celulelor gazdei. nfectie Pseudomonas aeruginosa pot fi dezastruoase în boli pulmonare cronice, cum ar fi fibroza chistica si boli pulmonare obstructive cronice. Efectele sale toxice sunt în mare măsură mediate de factori de virulenta secretate inclusiv pyocyanin, elastaza și proteaza alcalină (APRA).

Pseudomonas aeruginosa provoacă o infecție devastator atunci când afectează pacienții cu fibroză chistică sau alte boli pulmonare cronice. Ea determină de multe ori infectii cronice datorita rezistentei sale la tratamentul cu antibiotice și capacitatea sa de a forma biofilme la acești pacienți. Efectele toxice ale P. aeruginosa sunt în mare măsură mediate de factori de virulenta secretate. Funcționarea eficientă a reticulului endoplasmatic este crucial pentru supravietuirea celulara si raspunsurile imune adecvate, în timp ce disfunctie sale provoacă stres și de activare a raspuns de proteine desfasurata. In acest studiu, am constatat ca factori de virulenta secretate de P. aeruginosa declansa raspuns de proteine desfasurata in celulele umane prin provocarea de stres reticulului endoplasmatic.

În plus, factori de virulenta secretați activează răspunsul stres integrat printr-o cale paralelă independentă. Ambele căi de stres conduce la inducerea proteinei GADD34, care pare să ofere protecție împotriva efectelor toxice ale factorilor de virulență secretate. Prin urmare, rolul specific al acestor factori de virulenta in infectii cronice este incomplet inteleasa. P. aeruginosa necesită fier atât pentru respirație și pentru formarea biofilmului . Concurență cu gazda este acerbă și așa P. aeruginosa a evoluat strategii specifice pentru a obține de fier.

Bacteriile comunica extensiv între ele și folosesc o abordare comună pentru a facilita supraviețuirea în medii ostile. A ierarhie căilor de semnalizare celulă la celulă bacteriană reglează creștere, metabolism, formarea biofilmului, expresie virulență, și o multitudine de alte funcții esențiale în populatiile de bacterii. Molecule cvorum detectie poate reglementa uman programe de transcriptie in avantajul agentului patogen uman.O componentă centrală de comunicare bacteriene este cunoscut sub numele de cvorum detectie (QS). QS este definită ca fiind capacitatea de a detecta extracelular, moleculele mici.

Fenomenul QS este considerat astăzi drept mecanismul care permite bacteriilor patogene să minimalizeze răspunsul imun al gazdei prin întârzierea producerii de factori de virulență care să lezeze țesuturile până în momentul în care bacteriile s-au multiplicat suficient pentru a depăși mecanismele de apărare ale gazdei și a stabiliza infecția în organismul gazdă. Fenomenul de QS nu este limitat numai la regnul prokariot , ci este prezent și la cel eukariot ,fiind descris la fungii patogeni care pot folosi de asemenea semnale QS pentru a-și coordona funcțiile biologice.

C. albicans este o ciuperca polimorfă găsită în mod normal în microbiotei umane care poate provoca infectii devastatoare în situații în care relația sa cu gazda umană este modificată prin suprimarea sistemului imunitar sau compromis barierelor epiteliale. C. albicans, nu produc farnesol și efectele sale sunt mai putin intense (Nickerson KW, Atkin AL, Hornby JM,2006).

Cu mult înainte ca farnesolul și acid farnesoic să fie izolate, o substanță autoregulatory morfogenică (MARS) a fost izolată de catre Hazen și Cutler care a produs efecte similare asupra filamentarea de C. albicans. Cu toate acestea, caracteristicile chimice ale acestei molecule diferite de farnesolul și acid farnesoic și identitatea acesteia nu a fost stabilită încă (Hazen KC, Cutler JE.1983).

A fost dovedit că farnesolul ar avea efecte negative asupra multor microbi, inclusiv bacterii și alte ciuperci, cum ar fi Staphylococcusaureus, Saccharomyces cerevisiae, Aspergillusspecii, Paracoccidioides brasiliensis și Mycobacteriumsmegmatis .

Biofilmele de suprafață sunt asociate comunităților microbiene organizate încorporate într-o matrice de exopolymeric . Infecțiile cauzate de biofilme sunt dificil de eradicat deoarece aceste structuri sunt deosebit de rezistente la agenți antimicrobieni și factori imune ale gazdei .Organizare biofilmelor bacteriene este foarte dependentă deQS, precum și interacțiunea dintre aceste două procese esteconsiderat esential in patogeneza bacteriene (Nadell CD, Xavier JB, Levin SA, Foster KR,2008).

Grup C. albicans-infectate, în timp ce farnesolul singur nu a avut nicie un efect negativ asupra la soareci. Pe baza acestor rezultate, au ajuns la concluzia ca farnesolul poate reprezenta un nou factor de virulenta in C. albicans . Într-un alt studiu, administrarea de farnesol la șoareci înainte de infecție intravenoasă cu C. albicans a redus nivelurile de citokine Th1 IFN. și IL-12 in timp ce induce expresia citokina Th2 IL-5.

Deși densitate celulelor este dependentă de fenomenul ciupercilor a fost descris pentru un timp îndelungat, caracterizarea lor ca QSși identificarea QSM a dus la o remarcabilăschimbare în modul în care am vedea acest grup de organisme.

Un aspect important în domeniu este lipsa unui consens în ceea ce privește definirea fungice SMC. Bazat pe două seturi diferite de criteriile propuse anterior pentru bacteriene SMC ne propunem ca o SMC fungică ar trebui:

(1) se acumulează în mediul extracelular în timpul creșterii fungice;

(2) se acumulează într-o concentrație care este proporțională cu densitatea celulară a populației cu efectele sale

Având în vedere că doar câteva fungice SMC au fost izolate până acum și că ciupercile pot fi dezvolta soluții diferite pentru comunicarea intercelulară in timpul decalajul evolutiv imens care le separă de bacterii, aceste criterii s-ar putea trebuie să fie îmbunătățite în viitor.

Multi Cercetatorii cred ca un SMC nu ar putea acționa pentru a stimula creșterea microbiană ca Tirozol face în C. albicans. In consecinta, Tirozol este considerat de mulți anchetatori ca o SMC minor în C. albicans, și a fost mai puțin studiat ddecat farnesolul .Cu toate acestea, o situație care nu a fost explorată este creșterea Candida albicans în condiții anaerobe, în ciuda faptului că aceasta ciuperca este parte a tractului gastrointestinal microbiotei.( Dumitru R, Hornby JM, Nickerson KW.2004).

Interesant, C. albicans nu Produce si nu raspunde la farnesolul sub anaerobioză .Pe de altă parte, producția de tirozol și alți alcooli aromatici din C. albicans este sporită în anaerobă Condiții . Cu toate acestea, în măsura în care știm, rolul de Tirozol ca SMC în C. albicans sub concentrații scăzute de oxigen nu a fost investigat. In plus, ideea ca QS poate fi implicat numai în reprimarea de creștere a fost contestat cu descoperirea faptului că QS poate avea fie efecte pozitive sau efecte negative asupra ratelor de creștere de Vibrio harveyi,un model clasic de studii QS . O activitate foarte asemănător este raportat de către așa-numitele factorii de resuscitare de Micrococcus luteus și M. smegmatis care sunt responsabile pentru creșterea recuperarea în celulele viabile non-replicare ale acestora microbi după o fază staționară prelungită (Zhu W, Plikaytis BB, Shinnick TM.2003).

Candida albicans este un patogen ce poate cauza infecții locale sau sistemice, putând afecta pacienții ce au o imunitate scăzută și pe cei supuși unor tratamente îndelungate cu antibiotice (Istrati-Ghințescu.,1979; Zhang și colab., 2003; Polak și colab., 1985). Potențialul patogen se manifestă numai în anumite 17 condiții, dar există și factori favorizanți care duc la manifestarea acestuia .

Candida Albicans este cea mai comună ciupercă ce poate fi găsită în organismul uman. Ciupercile sunt microorganisme care sunt prezente în mod normal in organism, îndeosebi în sistemul digestiv. Într-un sistem digestiv sănătos Candida, deși prezentă, este inofensivă, și este relevată într-un raport de o ciupercă (celulă) la milioane de bacterii „bune“. Doar în momentul în care acest echilibu este rupt (perturbat) apar condițiile prielnice unei înmulțiri masive a ciupercii și astfel a transformării ei într-o fungie.

    Aceste fungii au „rădăcini“ și secretă acizi. Cu ajutorul acestor acizi, rădăcinile perforează mucusul protector al intestinului. În timp se produce astfel o slăbire a mucusului protector care are ca rezultat permeabilitatea intestinului, fapt ce permite ca o serie de toxine și diferite alte substanțe să treacă de peretele intestinal și să se răspândească în organism, respectiv în circuitul sangvin.

   Această condiție (stare) este denumită “leaky gut syndrome” (Definiție Wikipedie – a condition of altered or damaged bowel lining, caused by antibiotics, toxins, poor diet, parasites or infection can lead to increased permeability of the gut wall to toxins, microbes, undigested food, waste or larger than normal macromolecules… ; traducere – O stare alterată sau deteriorată a intestinului, cauzată de antibiotice, toxine, regim alimentar sărăcăcios, paraziți sau infecții care conduce la o creștere a permeabilității mucoasei protecoare intestinale, fapt ce permite toxinelor, microbilor, resturilor de mâncare nedigerată sau altor resturi mai mari decât macromoleculele normale să treacă din intestin în restul organismului).

   Cu o barieră intestinală deteriorată, orice rest digestiv suficient de mic pentru a trece prin aceste „găuri“ va ajunge în circuitul sangvin și în cel limfatic: bacterii, ciuperci, particule alimentare nedigerate și material fecal va putea trece liber de pereții intestinali și ajunge în circuitul sangvin! Având în vedere diversitatea materialelor care pot trece din intesin în sânge, nici nu este de mirare că o infecție cu Candida se poate manifesta prin atât de multe și variate simptome, de la un pacient la altul.

   Candida ca și fungie produce în procesul metabolic propriu etanol și acetaldehidă, două tipuri de alcool. Dacă în sânge cantitatea de etanol este prea mare, acest lucru provoacă intoxicații. Atunci când Candidei îi stă la dispoziție material nutritiv cum este zahărul sau produsele din făină albă, fungia va produce etanol în cantități sporite, în cazurile severe chiar mai mult decât poate oxida și elimina ficatul.

   Acetadehida este relatată la formaldehidă, și are ca efect o întrerupere a producției de colagen, o oxidare a acizilor grași și o blocare a funcțiilor nervoase normale. În mod fundamental ea interferează cu funcțiile normale ale întregului organism și provoacă probleme severe.

   O dezvoltare a Candidei în fungie va cauza un mare număr de simptome și afecțiuni. Deseori însă acest lucru este trecut cu vederea de către medicina școlastică, aceasta refuzând să admită faptul că o creștere cantitativă a Candidei în organism este cauza a numeroase și serioase probleme de sănătate, cum ar fi:

– artrită

– autism și deficiențe de învățare

– urticarie cronică

– mâini și picioare reci

– pierdere a memoriei

– probleme menstruale (PMS)

– depresiuni

– dureri musculare, fibromialgie

– afecțiuni digestive și respiratorii, astma

– sindromul oboselii cronice

– disfuncții sexuale

– dureri de cap și migrene

– probleme dermatologice

– hiperactivitate, ADHD

– depresii suicidale

– hipoglicemie

– afecțiuni ale tiroidei

– impotență

– afecțiuni intestinale

– insomnie

– vaginită (infecție vaginală cu ciuperci)

   Această listă parțială este doar vârful icebergului, dintr-o serie în permanentă creștere de afecțiuni pe care medicina școlastică încearcă să le „vindece” cu medicamente chimice. Și desigur că aceasta nu reușește să vindece, căci așa cum arată și numele ei, alopatia caută să vindece simptomele cu mijloace contrare naturii bolii, în loc să caute a găsi și elimina cauza primară a bolii. Dar eu aș zice că în fapt folosește mijloace contrare NATURII, căci și boala este un proces natural.

   Pe lingă dezechilibrul dintre bacteriile „bune“ și cele „rele“, care este un factor favorizant pentru transformarea ciupericlor Candida în fungii, zahărul și mâncarea procesată (de mulți nutriționiști denumită „mâncare moartă“) sunt responsabile în mare măsură pentru dezvoltarea Candidei, acestea fiind factorii nutritivi principali pentru fungiile Candida. Dieta alimentară tipic americană este astfel factorul nutritiv principal pentru Candida, este exact ceea ce are nevoie Candida pentru a se înmulți și astfel a produce semnificative daune organismului. Unul din semnele principale ale unei candidoze în plin marș este pofta permanentă a unei persoane pentru dulciuri (zahăr).

Ciupercile sunt microorganisme asemănătoare plantelor, care nu pot prezenta fenomenul de fotosinteză. Ele cresc în condiții aerobe și își iau energia din procesele de oxidare a substanțelor organice. Corpul vegetativ este talusul, compus din ramificații filamentoase numite hife, care se extind în mediul nutritiv, formând miceliul. Hifele constau din citoplasmă și perete celular, și sunt de douî categorii, aparținând ciupercilor inferioare, care au hife fără pereți transversali, sau ciupercilor superioare, care au hife cu pereți transversali. Acest tip de perete transversal prezintă un por central prin care celulele comunică între ele.

Multiplicarea celulelor ciupercilor se face fie prin înmugurire (exemplu: Candida albicans, Cryptococcus neoformans), fie prin creșterea hifelor (exemplu: tricofitele, epidermofitele). Creșterea ciupercii se poate face și prin ambele moduri de multiplicare, în cazul formelor dimorfe (exemplu: cele care în faza saprofită-nepatogenă formeazî hife iar în faza parazitară se multiplică prin înmugurire, asemănător drojdiilor) Candida albicans, facultativ patogenă, produce candidoza în anumite condiții (persoane cu sistem imunitar slăbit, la copii, la vârstnici, sau într-o boală organică de consum – diabet, carcinoame, tratamente cu steroizi, boli infecțioase), afectând mucoasele aparatului respirator, intestinale, genitale.

Prin instrumentar nesteril ciuperca poate pătrunde în sistemul sanguin determinând sepsis generalizat. În organismul sănătos, multiplicarea anormală a ciupercii etse împiedicată de mecanismele naturale de apărare, pătura acidă a pielii, flora digestivă și corporală, constituită de bacterii. Simptomele sunt puțin evidente, dar, boala este diagnosticată dacă se observă la microscop, pseudomicelii sau cuiburi de blastospori. Celulele de drojdie-Candida sunt gram-pozitive, cu pereți subțiri, rotunjit, ovale, formând fire de pseudomicelii și clamidospori, și cuiburi de blastospori, în condiții deosebite. Macroscopic se observă colonii albicioase, rotunde, cu suorafață și margine netedă. Identificarea biochimică : descompunerea glucozei, zaharozei, maltozei. Identificarea serologică : a anticorpilor în serul pacienților.

Una dintre cele mai importante caracteristici ale C. albicans genomul este apariția rearanjamente cromozomiale numerice și structurale ca mijloace de generare a diversității genetice, numite polimorfisme de lungime cromozom (contracție / expansiune de repetări), translocații reciproce, stergeri cromozomiale și trisomie de cromozomi individuale . Aceste modificări cariotipului duce la schimbări în fenotipul, care este o strategie de adaptare a acestei ciuperci. Aceste mecanisme vor fi mai bine înțelese cu analiza completă a C. albicans genomului.

O caracteristică neobișnuită a genului Candida este că în multe dintre speciile sale (inclusiv C. albicans și C. tropicalis, dar nu, de exemplu, C. glabrata) CUG codonul, care specifică în mod normal leucină, precizează serină în aceste specii. Acesta este un exemplu neobișnuit de o abatere de la codul genetic standard și cele mai multe astfel de abateri sunt în codoni start sau, pentru eucariote, coduri genetice mitocondriale. Această modificare poate, în unele medii, ajuta aceste specii de Candida de inducerea unui răspuns de stres permanent, o formă mai generalizată a răspunsului șoc termic.

Candida albicans  este o ciuperca aflata in mod normal pe suprafata corpului uman. Exista peste 20 de specii de candida, cea mai cunoscuta fiind Candida albicans.

In anumite conditii, aceste ciuperci se inmultesc foarte mult, provocand aparitia infectiilor micotice, denumite candidoze, in special in zonele umede si calde, cum ar fi vaginul, cavitatea bucala, zonele axilare, dar si la nivelul unghiilor. La bebelusi pot determina aparitia rash-ului (eruptiei) de scutec. La persoanele adulte, infectiile cu ciuperci ale cavitatii bucale devin mai frecvente odata cu inaintarea in varsta.

Specia Candida albicans este un fung dimorf care are capacitatea de a adopta un spectru de morfologii; de aceea ea este considerată un organism „polimorfi c“ sau „pleomorfi c“. Candida albicans se poate reproduce prin înmugurire, sub formă de celule de drojdie (blastospori sau blastoconidia).

În anumite condiții de creștere, C. albicans poate forma și chlamidospori, care au forma circulară și un perete celular subțire. Aceste tranziții morfologice reprezintă răspunsul celulelor de drojdie la mo difi cările condițiilor de mediu și îi permit să se adap teze la diferite nișe biologice. Capacitatea acestei specii de a adopta morfologii diferite este esențială pentru diseminarea infecției.

Unul dintre cei mai importanți factori de virulență ai speciei Candida albicans este reprezentat de dimorfi smul acesteia, de abilitatea acestei specii de a crește sub diferite forme morfologice.

Candida albicans se dezvoltă sub formă de celule de drojdii înmugurite sau sub formă de hife fi lamentoase – lanțuri lungi de celule fără constricție septală, sau pseudohife – celule alungite cu constricție septală. Deoarece lanțurile au formă ase mănătoare, hifele și pseudohifele sunt confundate adesea în literatura de specialitate. Termenul general de „formă fi lamentoasă“ se referă la ambele morfologii. Producerea de tubi germinativi rezultă din conversia la faza fi lamentoasă hifală, numită și formă de miceliu (1). Formarea pseudohifei are loc în timpul diviziunii celulare, când celulele de drojdie se dezvoltă prin înmugurire și se lungesc fără să se separe de celulele adiacente .

Un factor esențial al dimorfi smului este capacitatea acestei specii de a supraviețui ca o specie comensală la nivelul diferitelor situsuri anatomice. Din această cauză specia Candida albicans are capacitatea de a-și adapta tipul de creștere și dezvoltare ca răspuns la diferite condiții fi ziologice ale gazdei. Candida albicans dezvoltă o multitudine de mecanisme ca răspuns la aceste condiții, reacții care sunt activate și coordonate de modifi cările apărute în fi ziologia și morfologia ce lulei, precum și de aderența la celulele gazdei .(Elena Rusu, Cristina Daniela Cristescu, 2012) .

În 2001, două grupuri independente de cercetători au realizat identificarea unui factor ce inhibă dezvoltarea hifalăla specia C. albicans (6). Această substanță extracelulară era farnesolul și a fost denumită „molecula quorum sensing“. Farnesolul este responsabil de efectul mărimii inoculului la această specie. QS este un fenomen bine-cunoscut la procariote, dar la eucariote este abia la început. (Hornby J.M., Jensen E.C., Liser A.D.,2001).

Procesul de morfogeneză al speciei C. albicans este reglat pozitiv și negativ prin acțiunea tirosolului, respectiv a farnesolului. Farnesolul inhibă apariția tubilor germinativi, formarea biofi lmului fungic și stimulează activitatea antimicrobiană, rezistența la medicamente și rezistența la stresul oxidativ. Tirosolul scurtează faza de lag, stimulează fi la mentația

în celulele de drojdie și forma de hifăîn stadiul incipient al formării biofilmului. Controlul reciproc al formării tubilor germinativi prin farnesol și tirosol reflectăo structurăcomplexăa reglării metabolice care stimulează sinteza acestor molecule reglatoare. Corelarea dimorfismului cu patogenitatea arată că interferența în modificările morfologice pot constitui o metodă pentru controlul patogenității.

În 1994 a fost identificată o formă de reglare la nivelul populației microbiene. Acest mod de reglare individuală populațională a fost denumită quorum sensing (la bacterii). Răspândirea acestui fenomen și a tipurilor diferite de quorum sensing indică faptul că reglarea în funcție de densitatea celulară este un proces foarte important pentru supraviețuirea microorganismelor patogene la nivelul diferitelor nișe ecologice . Candida albicans a fost prima specie de drojdii la care a fost identifi cat sistemul quorum sensing (QS).

Moleculele care induc semnale extracelulare și sunt dependente de densitatea celulară sunt numite molecule quorum sensing (QSM) . Capacitatea acestei specii de a adopta morfologii diferite este esențială pentru diseminarea infecției. Este cunoscut faptul că formarea hifelor este inhibată de o densitate celulară ridicată și de creșterea culturilor celulare în faza staționară. Celulele speciei Candida albicans se dezvoltă sub formă de drojdie când mărimea inoculului are o densitate celulară ≥ 106 celule/ml și sub formă fi lamentoasă când este ≤ 106 celule/ml. S-ar părea că efectul mărimii inoculului este un fenomen general întâlnit la speciile de fungii care prezintă dimorfi sm (7). În 2001, două grupuri independente de cercetă- tori au realizat identifi carea unui factor ce inhibă dezvoltarea hifală la specia C. albicans (6).

Această substanță extracelulară era farnesolul și a fost denumită „molecula quorum sensing“. Farnesolul este responsabil de efectul mărimii inoculului la această specie. QS este un fenomen bine-cunoscut la procariote, dar la eucariote este abia la început. Far nesolul este o moleculă extracelulară sintetizată în timpul creșterii celulare la temperaturi între 23-43ºC, iar concentrația lui este proporțională cu UFC/ml (unități formatoare de colonii/ml).

El există în 4 forme izomere, dar numai unul dintre izo meri are activitate de QSM. Hornby și colaboratorii săi au testat capacitatea de fi lamentație a speciei C. albicans utilizând trei tipuri de substanțe ce induc aceasta tranziție: L-prolina, GlcNAc (N-acetilglucozamina) și serul. Ei au constatat că farnesolul previne conversia de la forma de drojdie la cea de hifă, rezultând o dezvoltare a celulelor de drojdie înmugurite fără să afecteze însă rata de creștere, chiar și la concentrații ale farnesolului mai mici de 300 μM.

Pentru reducerea formării tubilor germinativi cu aproximativ 50% este sufi cientă o concentratie de 1-2 μM a farnesolului. Testele de fi la mentație în prezența serului necesită o concentrație mai crescută de farnesol (150-200 μM). Această creștere a concentrației farnesolului este pusă pe seama capacității albuminei de a lega compușii lipidici. Cu toate că farnesolul inhibă conversia drojdie-hifă, el nu inhibă elongarea hifelor existente deja în mediu (7,8). Este posibil ca farnesolul să medieze interacțiuni ale fungilor cu mediul în care se găsesc datorită faptului că este moleculă extracelulară inductoare de QS.

Studiul realizat de Hornby J. M. și colaboratorii săi este primul care evidențiază o moleculă inductoare a QS la eucariote. Cu toate că funcția acestei molecule inductoare QS este de inhibare a tranziției drojdie-hifă, Candida albicans poate sintetiza molecule inductoare QS în cantitate mai mare sau egală la temperaturi ≥ 37ºC; in vitro celulele se dezvoltă sub formă de miceliu. Această producere continuă a moleculelor inductoare QS la temperaturi ≥ 37ºC explică: • obținerea de densități celulare ≤ 106 /ml la tes tarea formării tubilor germinativi la temperatura de 37ºC; • formarea de molecule inductoare QS în corpul uman în timpul infecției produsă de specia Candida albicans; • preîntâmpină modul discontinuu de creștere a tubilor germinativi și a hifelor doar la temperaturi ≥ 37ºC, deoarece la temperatura de 35-36ºC nu se produc molecule inductoare QS.

Unele studii au arătat că farnesolul inhibă creșterea celulelor speciei C. albicansși promovează apoptoza prin inducerea caspazelor, producerea radicalilor liberi ai oxigenului și distrugerea integrității mitocondriei (9). Mitocondria are un rol foarte important în necroza și apoptoza celulară, iar creșterea permeabilității membranei mitocondriale este considerată un semnal cheie în apoptoză. În acest sens, s-a observat în prezența farnesolului, o modifi care a unor proteine implicate în lanțul transportor de electroni.

Bibliografie

Lucrări știinșifice

1. Anca -Mihail Israil, Mariana-Carmen Balotescu-Chifiriuc , Fenomenul de comunicare interbacteriană: noi concepte în terapia antiinfecțioasă,Bucuresti,2009

2.Ben Haj Khalifa A, Moissenet D, Vu Thien H & Khedher M (2011) Virulence factors in Pseudomonas aeruginosa: mechanisms and modes of regulation. Ann Biol Clin (Paris) 69: 393–403.

3.Costerton, J.W., Wilson, M. 2004. Introducing biofilms. Biofilms. Cambridge University Press, UK, pp. 1-4.

4.Costerton, J.W., Cheng, K.J., Gessey, G.G., Ladd, T.I., Nickel, J.C., Dasgupta, M., Marrie, T.J. 1987. Bacterial biofilms in nature and disease. Annual Reviews in Microbiology , 41: 435-464.

4.Dumitru R, Hornby JM, Nickerson KW. Defined anaerobic growth medium for studying Candida albicans basic biology and resistance to eight antifungal drugs. Antimicrob Agents Chemother 2004;

6.Ferreira P, Hemerly A, Van Montagu M, Inze D. Control of cell proliferation during plant development. Plant Mol Biol 1994; 26:1289–303.

7Hazen KC, Cutler JE. Isolation and purification of morphogenic autoregulatory substance produced by Candida albicans. J Biochem 1983; 94 : 777 – 783.

8.Hogan A.D. – Talking to themselves: autoregulation and quorum sensing to fungi. Eukaryotic Cell. 2006. 5 (4). 613-619.

9.Hornby J.M., Jensen E.C., Liser A.D., et al. – Quorum sensing in the dimorphic fungus Candida albicans is mediated by farnesol. Appl. Environ. Microbiol. 2001. 67(7). 2982-2992.

10. ISTRATI-GHITESCU I., 1979. Candidozele după antibioterapie, Produse farmaceutice,12.

Singh PK, Schaefer AL, Parsek MR, Moninger TO, Welsh MJ, Greenberg

11.Nadell CD, Xavier JB, Levin SA, Foster KR. The evolution of quorum sensing in bacterial biofilms. PLoS biology 2008; 6 : e14.

12.Nickerson KW, Atkin AL, Hornby JM. Quorum sensing in dimorphic fungi: farnesol and beyond. Appl Environ Microbiol 2006; 72: 3805 – 3813

13.Oh KB, Miyazawa H, Naito T, Matsuoka H. Purification and characterization of an autoregulatory substance capable of regulating the morphological transition in Candida albicans. Proc Natl Acad Sci USA 2001; 98 : 4664 – 4668.

14. Zarnea G, O.V.Popescu, Dictionary of general microbiology and molecular, Editura Academiei Romane, Bucuresti,2011,

15.Zhu W, Plikaytis BB, Shinnick TM. Resuscitation factors from mycobacteria: homologs of Micrococcus luteus proteins. Tuberculosis (Edinb) 2003; 83 : 261 – 269.

Corpus de analiză-surse online

16.National Center for Biotechnology Information, U.S. National Library of Medicine Maloy și Schaechter, 2006-disponibil la adresa http://www.ncbi.nlm.nih.gov/

17.Elena Rusu, Cristina Daniela Cristescu-Revista romana de boli infectioase, vol XV,nr 2, anul 2012, București

18.Flavius St.Stănescu, Gabriela Bancescu- Revista romana de stomatologie , volumul XVIII,NR 4, ANUL 2012

19.Patricia Albuquerque, Arturo Casadevall-Quorum sensing in fungi ,2012

20.Costi D.Sifri-Quorum sensing .Bacteria Talk Sense, 2008

21.Shadaba Asad and Steven Opal -Quorum sensing and the role of cell to cell comunication during invasive bacterial infection,USA,2008