Farnesolün Candida biyofilmleri üzerine etkilerinin mikrobiyolojik, elektron mikroskobik ve kolorimetrik yöntemlerle araştırılması
The investigation of effects of farnesol on Candida biofilms by microbiological, electron microscopic and colorimetric methods
Yazar: MİHRİNUR YAPICI
Danışman: PROF. DR. İLKNUR DAĞ ; DR. ÖĞR. ÜYESİ BÜKAY YENİCE GÜRSU
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoteknoloji ve Biyogüvenlik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Mikrobiyoloji = Microbiology
Dizin: Antimikrobiyal ajanlar = Antimicrobial agents ; Biyofilmler = Biofilms ; Candida albicans = Candida albicans ; Dimorfik maya = Dimorphic yeast ; Elektron mikroskobu = Electron microscope

Özet:
Candida türleri önemli mukozal ve yayılıcı infeksiyonlara yol açabilen fırsatçı mantarlardır. Son yıllarda bu infeksiyonların insidansında görülen artış ve yüksek mortalite oranları, daha etkili antifungal tedavi stratejilerinin gerekliliğini ortaya koymaktadır. En yaygın izole edilen tür C. albicans olmakla beraber, non-albicans türlerin yol açtığı infeksiyonlar da sıklıkla rapor edilmektedir. Candida türleri morfolojik değişim ya da biyofilm oluşumu gibi fenotipik adaptasyonları sağlayan Quorum Sensing (QS) molekülleri salgılarlar. Bu sistemde, mikroorganizmalar ürettikleri sinyal molekülleri sayesinde birbirleri ile haberleşebilmekte ve belirli bir yoğunluğa ulaştıklarında virülans faktörlerine ait çeşitli genlerin ekspresyonlarını tetikleyebilmektedirler. Candida türlerindeki çoğunluk algılama sistemi hakkında bilgiler oldukça azdır ve farnesol ökaryotlarda keşfedilen ilk QS sinyal molekülüdür. İlginç bir şekilde farnesol, Candida türleri ile hem bir QS molekülü olarak ve hem de ekzojen bir ajan olarak etkileşime girebilir. Farnesolün bu duyarlılığında hücrenin gelişim süresi, boyutları, sıcaklığı ya da gelişim ortamı gibi faktörler etkili olmaktadır. Çalışmamızda farnesolün hem planktonik ve hem de biyofilm formundaki Candida türleri üzerine etkilerinin araştırılması hedeflenmiştir. Çalışmaya C. albicans'ın yanısıra (1 standart ve 1 klinik izolat), 5 farklı klinik Candida izolatı dahil edilmiştir. Etken maddenin planktonik Candida türleri üzerine etkisi broth mikrodilüsyon (MİK) ve geçirimli elektron mikroskop (TEM) ile; biyofilm üzerine olan etkileri de kolorimetrik (XTT) ve taramalı elektron mikroskop (SEM) ile araştırılmıştır. Sonuçlarımız, farnesolün Candida türlerinin planktonik ve biyofilm formları üzerine yaklaşık 37,5 µM - 600 µM konsantrasyon aralıklarındaki inhibe edici etkisini ortaya koymuştur. Farnesol daha düşük konsantrasyonlarda ise biyofilmi artırıcı bir etki sergilemiştir. TEM verilerimiz; 37,5 µM konsantrasyonda farnesol muamelesi sonucu hücrelerde membran ve duvar hasarları, vakuolizasyon ya da granülasyonlar göstermiştir. SEM verilerinde ise farnesol muamelesi sonucu pre ve post biyofilm uygulamalarında kontrol grubuna kıyasla biyofilm indirgenmesi tespit edilmiştir. Farnesol antifungal ve antibiyofilm tedavi stratejilerinde etkili olarak kullanılabilir. Ancak verilerimizin daha detaylı çalışmalarla desteklenmesi gerekmektedir.

Abstract:
Candida species are opportunistic fungi that can cause significant mucosal and invasive infections. The increase in the incidence of these infections in recent years and the high mortality rates suggest the necessity of more effective antifungal treatment strategies. Although the most common isolated species is C. albicans, infections caused by non-albicans species are also frequently reported. Candida species secrete Quorum sensing (QS) molecules that provide phenotypic adaptations such as morphological change or biofilm formation. In this system, microorganisms can communicate with each other through the signal molecules they produce and, when they reach a certain concentration, they can trigger the expression of various genes of virulence factors. Information about the Quorum Sensing system in Candida species is scarce and farnesol is the first QS signal molecule discovered in eukaryotes. Interestingly, farnesol can interact with Candida species both as a QS molecule and as an exogenous agent. Growth time and size of the cell, temperature or growth environment are effective in this sensitivity of farnesol. The aim of this study was to investigate the effects of farnesol on both the planktonic and biofilm forms of Candida species. In addition to C. albicans (1 standard and 1 clinical isolate), 5 different clinical isolates were included to the study. The effect of the active substance on planktonic Candida was investigated by broth microdilution (MIC) and transmission electron microscope (TEM); the effects on biofilm were also investigated by colorimetric (XTT) and scanning electron microscope (SEM). Our results demonstrated the inhibitory effect of farnesol on the planktonic and biofilm forms of Candida at concentrations ranging from about 37,5 µM to 600 µM. Farnesol showed a biofilm-enhancing effect at lower concentrations. Our TEM data showed the membrane and wall damage, vacuolization or granulation in cells as a result of farnesol treatment at a concentration of 37.5 µM. In SEM data, biofilm reduction was found in pre and post biofilm applications compared to control group as a result of farnesol treatment. Farnesol can be used effectively in antifungal and antibiotic treatment strategies, but our data needs to be supported by more detailed studies.