Μελέτη του μηχανισμού διαλυτοποίησης ανόργανων φωσφορικών ενώσεων, στο στέλεχος Pseudomonas sp.:
Creators: name: Αρβανίτη, Ελένη Πέτρου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2011
Subjects: Pseudomonas
Φώσφορος
Οργανικά οξέα
Phosphorus
Organic acids

description: Προηγούμενη μελέτη έδειξε ότι το στέλεχος Pseudomonas sp., που απομονώθηκε από ένα διάλυμα που προσομοιάζει τα υγρά του σώματος (SBF), έχει την ικανότητα να διαλυτοποιεί φωσφορικό ασβέστιο (Ca3(PO4)2). Επειδή πρόσφατα αναφέρθηκε η εμπλοκή ειδών Pseudomonas σε μολύνσεις σκληρών ιστών, ο στόχος της παρούσας μελέτης ήταν να διερευνηθεί εάν το βακτήριο αυτό είναι ικανό να διαλυτοποιεί αδυάλυτες φωσφορικές ενώσεις, όπως ο υδροξυαπατίτης, ο οποίος αποτελεί το κύριο ανόργανο συστατικό των οστών. Ετσι, απομονώθηκε από το πατρικό στέλεχος (Pseudomonas sp.) ένα βακτήριο που ονομάστηκε Pseudomonas ep., μετά από επαναλαμβανόμενους κύκλους επιλογής σε ΙΡ ζωμό, στον οποίο το φωσφορικό ασβέστιο (Ca3(PO4)2) ήταν η μοναδική πηγή ασβεστίου (Ca) και φωσφόρου (Ρ). Το στέλεχος αυτό ήταν ικανό να διαλυτοποιεί Ca3(PO4)2 πιο αποτελεσματικά από ότι το πατρικό στέλεχος, όσον αφορά το χρόνο και την ποσότητα του Ρ που ελευθερώθηκε. Το βακτήριο Pseudomonas ep., είχε την ικανότητα να διαλυτοποιεί απλές (Ca3(PO4)2) και σύνθετες φωσφορικές ενώσεις (υδροξυαπατίτης), με την παραγωγή οργανικών οξέων, των οποίων η ποσοτική και ποιοτική σύσταση εξαρτήθηκε από το υπόστρωμα του φωσφορικού άλατος. Σε συνθήκες έλλειψης Ρ το βακτήριο αυτό προκάλεσε την παραγωγή κυρίως του γλυκονικού οξέος (μέγιστη συγκέντρωση 812,7 μg/ml), του 2-κετο γλυκονικού οξέος (μέγιστη συγκέντρωση 745,8 μg/ml) και του μηλικού οξέος (μέγιστη συγκέντρωση 360,1 μg/ml) καθώς επίσης του οξικού οξέος (μέγιστη συγκέντρωση 216 μg/ml) και του τρυγικού οξέος (μέγιστη συγκέντρωση 68,8 μg/ml) για τη διαλυτοποίηση του Ca3(PO4)2, και προκάλεσε την απελευθέρωση 5,24 μg/ml Ρ. Η διαλυτοποίηση υδροξυαπατίτη οδήγησε στην παραγωγή κυρίως του γλυκονικού οξέος (μέγιστη συγκέντρωση 3277,3 μg/ml), του 2-κετο γλυκονικού οξέος (μέγιστη συγκέντρωση 398,9 μg/ml) και του μηλικού οξέος (μέγιστη συγκέντρωση 188,5 μg/ml) καθώς επίσης του οξικού οξέος (μέγιστη συγκέντρωση 56,7 μg/ml) και του τρυγικού οξέος (μέγιστη συγκέντρωση 33,8 μg/ml) και προκάλεσε την απελευθέρωση 11,72 μg/ml Ρ. Επίσης η διαλυτοποίηση διπλής ισχύος υδροξυαπατίτη οδήγησε στην παραγωγή κυρίως του μηλικού οξέος (μέγιστη συγκέντρωση 719,1 μg/ml), του γλυκονικού οξέος (μέγιστη συγκέντρωση 531,3 μg/ml) και του 2-κετο γλυκονικού οξέος (μέγιστη συγκέντρωση 467,5 μg/ml) καθώς επίσης του οξικού οξέος (μέγιστη συγκέντρωση 96,5) και του τρυγικού (μέγιστη συγκέντρωση 28,3 μg/ml) και προκάλεσε την απελευθέρωση 22,76 μg/ml Ρ. Επιπλέον μελετήθηκε εάν το βακτήριο Pseudomonas ep.,είναι σε θέση να διαλυτοποιεί Ρ σε αναερόβιες συνθήκες, οι οποίες προσομοιάζουν με τις in vivo συνθήκες του ανθρώπινου σώματος. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το βακτήριο Pseudomonas ep., ελευθερώνει Ρ από υδροξυαπατίτη, μέσω της παραγωγής μηλικού οξέος, και επομένως θα μπορούσε να προκαλέσει τη βαθμιαία αποσύνθεση σκληρών ιστών. Tα αποτελέσματα της παρούσας μελέτης, ανοίγουν νέες θεραπευτικές προσεγγίσεις που αφορούν μολύνσεις σκληρών ιστών από είδη του βακτηρίου Pseudomonas, όπως είναι οι ανασταλτικοί παράγοντες των υπεύθυνων ενζύμων για την παραγωγή των οργανικών οξέων ή οι ανασταλτικοί παράγοντες για το pho ρεγουλόνιο.
description: Previous study reported that Pseudomonas sp., which was isolated from a solution simulating body fluid, was able to solubilize tricalcium phosphate (Ca3(PO4)2). Since recently reported, the implication of Pseudomonas species in hard tissue diseases, the purpose of the present study was to investigate whether this bacterium was able to solubilize insoluble phosphoric compounds, such as is the hydroxyapatite, who constitutes the main inorganic substance of bone. Thus, a strain designated Pseudomonas ep., was isolated from the parental strain (Pseudomonas sp.) after repeated rounds of selection in IP broth, in which tricalcium phosphate (Ca3(PO4)2) was the sole calcium (Ca) and phosphorus (P) source. This strain was able to solubilize Ca3(PO4)2 more effectively than the parental strain, with regard to the time and the quantity of P that was released. Pseudomonas ep., was capable to solubilize simple and complex phosphoric compounds such as Ca3(PO4)2 and hydroxyapatite, with the production of organic acids, whose qualitative and quantitative composition was dependent on the phosphate substrate. At phosphorus deficiency this bacterium induced the production mainly of gluconic acid (maximum concentration 812,7 μg/ml), 2-keto gluconic acid (maximum concentration 745,8 μg/ml) and malic acid (maximum concentration 360,1 μg/ml) and also of acetic acid (maximum concentration 216 μg/ml) and tartaric acid (maximum concentration 68,8 μg/ml) for the solubilization of Ca3(PO4)2, and caused the release of 5,24 μg/ml Ρ. The solubilization of hydroxyapatite led to the production mainly of gluconic acid (maximum concentration 3277,3 μg/ml), 2-keto gluconic acid (maximum concentration 398,9 μg/ml) and malic acid (maximum concentration 188,5 μg/ml) and also of acetic acid (maximum concentration 56,7 μg/ml) and tartaric acid (maximum concentration 33,8 μg/ml) and caused the release of 11,72 μg/ml Ρ. Also, the solubilization of double strength hydroxyapatite led to the production mainly of malic acid (maximum concentration 719,1 μg/ml), gluconic acid (maximum concentration 531,3 μg/ml) and 2-keto gluconic acid (maximum concentration 467,5 μg/ml) and also of acetic acid (maximum concentration 96,5) and tartaric acid (maximum concentration 28,3 μg/ml) and caused the release of 22,76 μg/ml Ρ. In addition it was examined whether Pseudomonas ep., is able to solubilize hydroxyapatite, under anaerobic conditions which simulate the in vivo conditions of human body. The results showed that Pseudomonas ep., through the production of malic acid, release phosphorous from hydroxyapatite, and therefore it could cause the gradual decomposition of hard tissues. The results of the present study, opens new therapeutic approaches with regard to hard tissue infections from Pseudomonas species, such as inhibitors for the responsible enzymes for the production of organic acids, or inhibitors for pho regulon.