Επίδραση της παρουσίας γλυκόζης στο μέσο ανάπτυξης στη συμπεριφορά αδρανοποίησης παθογόνων μικροοργανισμών
Creators: name: Γάσπαρη, Μαρία Χρήστου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2018
Subjects: Απόκριση αντοχής
Γλυκόζη
Παθογόνοι
Acid Tolerance Response
Glucose fermentation
Pathogens

description: Οι μικροοργανισμοί έχουν την ικανότητα να προσαρμόζονται και να επιβιώνουν στις μεταβαλλόμενες περιβαλλοντικές συνθήκες μέσω στρατηγικών που έχουν αναπτύ-ξει. Η απόκριση αντοχής στις καταπονήσεις (stress tolerance response) αποτελεί μία στρατηγική αυτού του είδους και ορίζεται ως η επαγόμενη ανθεκτικότητα που αποκτούν οι μικροοργανισμοί σε συνθήκες που κανονικά θα ήταν θανατηφόρες, λόγω της ανάπτυ-ξής ή σύντομης έκθεσής τους σε ήπιες μη θανάσιμες συνθήκες καταπόνησης. Η επαγόμε-νη ανθεκτικότητα σε όξινες συνθήκες αποτελεί από τις πιο σημαντικές αποκρίσεις αντο-χής και κάθε μικροοργανισμός έχει τους δικούς του μηχανισμούς απόκρισης στις όξινες συνθήκες. Επιπλέον, οι προσαρμοσμένοι σε μία καταπόνηση μικροοργανισμοί εκτός από την αντίσταση που δείχνουν στον ομόλογο παράγοντα που προσαρμόστηκαν, έχουν την ικανότητα να αντιστέκονται και σε ετερόλογους παράγοντες φαινόμενο γνωστό ως δια-σταυρούμενη ανθεκτικότητα. Οι περισσότερες μελέτες μικροβιακής αδρανοποίησης και ανθεκτικότητας πραγματοποιούνται χωρίς να λαμβάνεται ότι η γλυκόζη ζυμώνεται από τους μικροοργανισμούς οδηγώντας στη σταδιακή μείωση του pH του περιβάλλοντος με αποτέλεσμα τα κύτταρα να αναπτύσσονται σε ήπια όξινες συνθήκες. Στην παρούσα με-λέτη διερευνήθηκε η επίδραση της συγκέντρωσης της γλυκόζης στο μέσο ανάπτυξης στη συμπεριφορά αδρανοποίησης τεσσάρων παθογόνων μικροοργανισμών (Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, Escherichia coli και Salmonella enterica) κάτω από συνθήκες όξινης, θερμικής και ωσμωτικής καταπόνησης. Για το σκοπό αυτό επιλέχθηκε ένα κοινό εργαστηριακό μέσο ανάπτυξης (TSB-G), το οποίο δεν περιέχει γλυκόζη που ε-μπλουτίστηκε με διαφορετικές συγκεντρώσεις του σακχάρου (0,1, 0,2 και 0,25% w/w) ώ-στε να προσομοιάζει τα εμπορικά διαθέσιμα θρεπτικά υποστρώματα που χρησιμοποιού-νται ως μέσα ανάπτυξης των μικροοργανισμών. Στην περίπτωση της Listeria monocytogenes η ανάπτυξη απουσία γλυκόζης δεν οδήγησε σε ουσιαστική μεταβολή της τιμής pH. Στις περιπτώσεις εμπλουτισμού του μέσου με γλυκόζη 0,1, 0,2 και 0,25% (w/w) παρατηρήθηκε μείωση του pH σε επίπεδα 6,5, 5,5 και 5,0 μονάδων. Κατά την έκθεση των κυττάρων σε συνθήκες έντονης όξινης καταπόνησης (pH=3,0) τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η παρουσία γλυκόζης στο μέσο ανάπτυξης οδήγησε στην αύξηση της ανθεκτικότητάς τους. Η παρουσία γλυκόζης στο μέσο ανάπτυξης οδήγησε επίσης στην αύξηση της ανθε-κτικότητάς τους κατά την έκθεση των κυττάρων σε συνθήκες θερμικής και ωσμωτικής κα-ταπόνησης. Η ανάπτυξη του Staphylococcus aureus παρουσία γλυκόζης 0,1, 0,2 και 0,25% (w/w) οδήγησε σε μείωση του pH στα επίπεδα των 6,7, 6,0 και 5,8 μονάδων. Η παρουσία γλυκόζης στο μέσο ανάπτυξης οδήγησε στην αύξηση της ανθεκτικότητας των κυττάρων κατά την επακόλουθη έκθεσή τους σε συνθήκες έντονης όξινης καταπόνησης (pH=3,0) σε σχέση με τα κύτταρα που αναπτύχθηκαν απουσία γλυκόζης. Η ανάπτυξη των Escherichia coli και Salmonella enterica παρουσία γλυκόζης 0,1, 0,2 και 0,25% (w/w) οδήγησε αρχικά σε πτώση του pH και στη συνέχεια σε αύξησή του πιθανώς λόγω της κατανάλωσης του παραγόμενου οξέος. Το γεγονός αυτό είχε ως αποτέλεσμα μία μικτή εικόνα της ανθεκτι-κότητας των κυττάρων κατά την επακόλουθη έκθεσή τους σε συνθήκες όξινης, θερμικής και ωσμωτικής καταπόνησης. Συμπερασματικά, τα αποτελέσματα της παρούσας μελέτης έδειξαν ότι η παρουσία της γλυκόζης στο μέσο ανάπτυξης αποτελεί σημαντικό παράγο-ντα που επιδρά στην επακόλουθη αδρανοποίηση των μικροοργανισμών. Με δεδομένο ότι τα διαθέσιμα θρεπτικά υποστρώματα που χρησιμοποιούνται ως μέσα ανάπτυξης των μικροοργανισμών περιέχουν διάφορες συγκεντρώσεις γλυκόζης, τα δεδομένα που πα-ρουσιάζονται στη μελέτη μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον καλύτερο πειραματικό σχεδιασμό.
description: Microorganisms have the ability to adapt and survive to changing environmental conditions through strategies they have developed. Stress tolerance response is a strategy of this kind and is defined as the induced resistance that microorganisms acquire under conditions that would normally be lethal due to their development or short exposure to mild deaths. Induced resistance to acidic conditions is one of the most important resistance responses and each microorganism has its own response mechanisms in acidic conditions. Stress-modulated microorganisms in addition to resistance to the homologous agent that have been adapted have the ability to resist phenomena known as cross-resistance to heterologous agents as well. Most microbial inactivation and resistance studies are per-formed without taking into account that glucose is fermented by microorganisms, leading to a gradual reduction in the pH of the environment, resulting in cells growing in mild acidic conditions. This study investigated the effect of glucose concentration on the growth me-dia on the inactivation behavior of four pathogenic microorganisms (Listeria monocyto-genes, Staphylococcus aureus, Escherichia coli and Salmonella enterica) under conditions of acidic, thermal and osmotic stress. For this purpose, a common laboratory growth media (TSB-G) which contains no glucose enriched with different concentrations of glucose (0.1, 0.2 and 0.25% w/w) was chosen to simulate commercially available nutrient substrates commonly used as growth media for microorganisms. Ιn the case of Listeria monocyto-genes, growth in the absence of glucose did not lead to a substantial change in the pH val-ue. When the media was enriched with glucose 0.1, 0.2 and 0.25% (w/w), a significant pH reduction was observed at the 6.5, 5.5 and 5.0 units. In the subsequent exposure of cells under strong acid stress (pH=3.0), the results showed that the presence of glucose in the growth tool resulted in increased resistance. The presence of glucose in the growth media also led to an increase in their resistance to subsequent exposure of the cells to thermal and osmotic stress conditions. Growth of Staphylococcus aureus in the presence of 0.1, 0.2 and 0.25% (w/w) glucose resulted in pH 6.7, 6.0 and 5.8, respectively. The presence of glu-cose in the growth tool and the drop in pH led to an increase in cell resistance in subse-quent exposure to acidic stress conditions (pH=3.0) than cells grown in the absence of glu-cose. The growth of Escherichia coli and Salmonella enterica in the presence of 0.1, 0.2 and 0.25% (w/w) glucose initially led to a pH drop and then increased probably due to the con-sumption of the acid produced. This resulted in a mixed picture of the resistance of the cells in their subsequent exposure to acidic, thermal and osmotic stress conditions. In con-clusion, the results of this study have shown that the presence of glucose in the growth media is an important factor affecting the subsequent kinetic inactivation of microorgan-isms. Given that the available nutrient substrates used as growth tools of the microorgan-isms contain various concentrations of glucose, the data presented in the study can be used for the best experimental design.