Διερεύνηση του πιθανού ρόλου της Pseudomonas A1 στην οστεόλυση:
Creators: name: Παπαδοπούλου, Ελπίδα Παύλου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2011
Subjects: Οστεοκλάστης
Λιποπολυσακχαρίτης
Ψευδομονάδα
Osteoclast
Lipopolysaccharide
Pseudomonas

description: Προηγουμένως δείξαμε ότι ένα βακτήριο που απομονώθηκε από ένα διάλυμα που προσομοιάζει τα υγρά του σώματος διαλυτοποιεί ανθρακικό ασβέστιο, προκαλεί δοσο-εξαρτώμενη αναστολή σχηματισμού υδροξυαπατίτη στην επιφάνεια δοκιμίων βιοϋάλου και προκαλεί 50% μείωση του βάρους των δοκιμίων συγκριτικά με τον μάρτυρα. Ο σκοπός της παρούσας μελέτης ήταν να διερευνηθεί η πιθανή εμπλοκή του βακτηρίου αυτού σε μολύνσεις σκληρών ιστών. Φυλογενετική ανάλυση χρησιμοποιώντας τη σύγκριση της ακολουθίας του 16S rRNA γονιδίου έδειξε ότι αυτό το βακτήριο είναι ένα άγνωστο είδος Pseudomonas. Η Pseudomonas sp. μπορεί να μολύνει πρόδρομους οστεοβλάστες. Στην συνέχεια ελέγχθηκε η πιθανή δράση των λιποπολυσακχαριτών (LPS), που απομονώθηκαν από την Pseudomonas sp., στην οστεοκλαστογένεση χρησιμοποιώντας κύτταρα μυελού των οστών ποντικών. Οι LPS δεν επηρέασαν τον πολλαπλασιασμό κυττάρων μυελού των οστών, κατά τη διάρκεια 7 ημερών έκθεσης, όπως διαπιστώθηκε με την μέθοδο ΜΤS, χρησιμοποιώντας διαφορετικές συγκεντρώσεις (1 έως 50 μg/ml) LPS. Έκθεση των κυττάρων του μυελού των οστών σε LPS για 7 ημέρες, είχε ως αποτέλεσμα το σχηματισμό οστεοκλαστών με τρόπο εξαρτώμενο από τη συγκέντρωση. Η παρατηρούμενη διαφοροποίηση ήταν ειδική για την Pseudomonas sp., αφού παρατηρήθηκε σημαντικά μικρότερο ποσοστό σχηματισμού οστεοκλαστών όταν χρησιμοποιήθηκαν LPS του βακτηρίου E. coli. Στη συνέχεια, προετοιμάστηκαν δείγματα βιοϋάλου, στα οποία ο σχηματισμός στρώματος υδροξυαπατίτη στην επιφάνειά τους εξακριβώθηκε με αναλύσεις XRD και FTIR. Ο σχηματισμός οστεοκλαστών διαμεσολαβούμενος από LPS της Pseudomonas επάνω στα δείγματα βιοϋάλου, των οποίων η επιφάνεια έχει καλυφθεί με στρώμα υδροξυαπατίτη, έδειξε ότι οι οστεοκλάστες, σε αντίθεση με το μάρτυρα, είχαν προσκολληθεί στον υδροξυαπατίτη και τον είχαν εγκολπώσει, όπως παρατηρήθηκε από φωτογραφίες SEM και ανάλυση EDS. Οι προερχόμενοι από LPS της Pseudomonas sp. οστεοκλάστες σχημάτισαν δακτυλίους ακτίνης στην επιφάνεια επαφής τους με τον υδροξυαπατίτη, χαρακτηριστικό των ενεργών οστεοκλαστών. Επιπλέον, ανιχνεύθηκε υψηλότερη συγκέντρωση φωσφόρου στο υπερκείμενο των δοκιμίων βιοϋάλου συγκριτικά με το μάρτυρα, υποδεικνύοντας ότι οι οστεοκλάστες που σχηματίστηκαν είχαν την ικανότητα απορρόφησης υδροξυαπατίτη. Οι κυτοκίνες TNF-a, IL-6, IL-10 και IL-12 βρέθηκε ότι απελευθερώνονται από τα προγονικά κύτταρα των οστεοκλαστών κατά τη διαδικασία σχηματισμού οστεοκλαστών που μεσολαβείται από LPS της Pseudomonas sp.
description: Previously we reported the isolation of a bacterium from a solution simulating body fluid which was able to solubilize tricalcium phosphate, to cause dose-dependent inhibition of the formation of hydroxyapatite layer on the surface of bioglass specimens and to cause 50% reduction of specimen’s weight comparatively to control. The purpose of the present study was to investigate the possible implication of this bacterium in hard tissue infections. Phylogenetic analysis by using 16S rRNA gene sequence comparison showed that this bacterium is a Pseudomonas unknown species. Pseudomonas sp. was able to infect osteoblast like cells. Next we examined the possible effect of isolated lipopolysaccharides (LPS) from Pseudomonas sp on osteoclastogenesis using mouse bone marrow cells. LPS did not affect bone marrow cell proliferation during 7 days of exposure, as it was confirmed by MTS assay using different concentrations of LPS (1 to 50 μg/ml). Exposure of bone marrow cells to LPS for 7 days caused osteoclasts formation in concentration dependent manner. This effect was specific for Pseudomonas sp., since considerable lower percentage of osteoclasts formation was observed when LPS from E. coli were used. Next, bioglass coated specimens were prepared in which the formation of hydroxyapatite layer on their surface was confirmed by XRD and FTIR analysis. Pseudomonas LPS-mediated osteoclast formation on hydroxyapatite-coated bioglass specimens showed that osteoclasts, in contrast to the control, were attached on hydroxyapatite and then they enclosed it, as it was observed by SEM photographs and determined by EDS analysis on the enclosed particles. Further, higher content of phosphorus was detected in the supernatant medium of bioglass specimens comparatively with control, indicating that osteoclasts were capable of hydroxyapatite resorption. The cytokines TNF-a, IL-6, IL-10 and IL-12 were found to be released by osteoclast precursors undergoing Pseudomonas sp. LPS-mediated osteoclast formation.