Informacija

6.12.3: Relativna otpornost mikroba - biologija

6.12.3: Relativna otpornost mikroba - biologija



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Različite mikrobne strukture i vrste mikrobnih stanica imaju različitu razinu otpornosti na antimikrobna sredstva.

CILJEVI UČENJA

Usporedite relativnu otpornost mikroba

Ključne točke

  • Endospore se smatraju najotpornijom strukturom mikroba. Otporni su na većinu agenasa koji bi inače ubili vegetativne stanice od kojih su nastali.
  • Mikobakterijske infekcije poznato je da je teško liječiti. Ciste protozoa također je prilično teško eliminirati. Gram negativne vrste imaju visoku razinu prirodne otpornosti na antibiotike. Staphylococcus aureus jedan je od glavnih otpornih ljudskih patogena.
  • Stanice gljivica kao i spore su osjetljivije na tretmane. Vegetativne bakterije i stanice kvasca neke su od najlakših za uklanjanje različitim metodama liječenja. Viruse, osobito one s omotačem, relativno je lako uspješno liječiti kemikalijama zbog prisutnosti lipida.

Ključni uvjeti

  • horizontalni prijenos gena: Prijenos genetskog materijala iz jednog organizma u drugi koji nije njegov potomak; osobito čest među bakterijama.
  • endospore: Endospora je uspavana, čvrsta i nereproduktivna struktura koju proizvode određene bakterije iz tipa Firmicute.

Različite mikrobne strukture i vrste mikrobnih stanica imaju različitu razinu otpornosti na antimikrobna sredstva koja se koriste za njihovo uklanjanje.

Endospore se smatraju najotpornijom strukturom mikroba. Otporne su na većinu agenasa koji bi inače ubili vegetativne stanice iz kojih su nastali. Gotovo svi proizvodi za čišćenje u kućanstvu, alkoholi, spojevi kvaternarnog amonija i deterdženti imaju mali učinak. Međutim, alkilirajuća sredstva (npr. etilen oksid) i 10% izbjeljivač su učinkoviti protiv endospora. Endospore su sposobne preživjeti ključanje na 100°C satima. Produljeno izlaganje ionizirajućem zračenju, kao što su x-zrake i gama-zrake, također će ubiti većinu endospora.

Određene vrste bakterija su otpornije na liječenje od drugih. Mikobakterijske infekcije poznato je da je teško liječiti. Organizmi su otporni zbog svoje stanične stijenke, koja nije niti gram negativna niti pozitivna. Osim toga, prirodno su otporni na brojne antibiotike koji ometaju biosintezu stanične stijenke, kao što je penicilin. Zbog svoje jedinstvene stanične stijenke, mogu preživjeti dugotrajno izlaganje kiselinama, lužinama, deterdžentima, oksidativnim eksplozijama, lizi komplementa i mnogim antibioticima. Većina mikobakterija je osjetljiva na antibiotike klaritromicin i rifamicin, ali su se pojavili sojevi otporni na antibiotike.

Ciste protozoa također je prilično teško eliminirati. Kao ciste, protozoe mogu preživjeti teške uvjete, kao što je izlaganje ekstremnim temperaturama ili štetnim kemikalijama, ili duga razdoblja bez pristupa hranjivim tvarima, vodi ili kisiku tijekom određenog vremenskog razdoblja. Biti cista omogućuje parazitskim vrstama da prežive izvan domaćina i dopušta njihov prijenos s jednog domaćina na drugog. Stanice protozoa također su otporne na uklanjanje.

Gram-negativne bakterije imaju visoku prirodnu otpornost na neke antibiotike. Primjeri uključuju Pseudomonas spp. koji su prirodno otporni na penicilin i većinu srodnih beta-laktamskih antibiotika. Ova sposobnost da napreduju u teškim uvjetima rezultat je njihove izdržljive stanične stijenke koja sadrži porine. Njihova otpornost na većinu antibiotika pripisuje se efluksnim pumpama, koje ispumpavaju neke antibiotike prije nego što antibiotici počnu djelovati.

Staphylococcus aureus jedan je od glavnih otpornih patogena. Nalazi se na sluznicama i ljudskoj koži oko trećine stanovništva, izuzetno je prilagodljiv na pritisak antibiotika. Bila je to jedna od ranijih bakterija kod kojih je pronađena rezistencija na penicilin - 1947., samo četiri godine nakon što se lijek počeo masovno proizvoditi. Otporan na meticilin Staphylococcus aureus (MRSA) je prvi put otkriven u Britaniji 1961. godine, a sada je "prilično čest" u bolnicama. Nedavna studija pokazala je da je opseg horizontalnog prijenosa gena među Stafilokok je mnogo veći nego što se prethodno očekivalo - i obuhvaća gene s funkcijama izvan otpornosti na antibiotike i virulencije, te izvan gena koji se nalaze unutar mobilnih genetskih elemenata.

Stanice gljivica kao i spore su osjetljivije na tretmane. Vegetativne bakterije i stanice kvasca neke su od najlakših za eliminaciju brojnim sredstvima i metodama. Viruse, posebice one s ovojnicama, relativno je lako uspješno liječiti kemikalijama zbog prisutnosti lipida.


Sustavna biologija interakcija biljaka i mikrobioma

U prirodnom okruženju biljke su izložene raznolikoj mikrobioti s kojom komuniciraju na složene načine. Dok su interakcije između biljaka i patogena intenzivno proučavane kako bi se razumjeli obrambeni mehanizmi u biljkama, mnogi mikrobi i mikrobne zajednice mogu imati znatne korisne učinke na svoje biljke domaćine. Takvi korisni učinci uključuju poboljšano stjecanje hranjivih tvari, ubrzani rast, otpornost na patogene i poboljšanu otpornost na uvjete abiotskog stresa kao što su vrućina, suša i salinitet. Međutim, blagotvorni učinci bakterijskih sojeva ili konzorcija na njihove domaćine često su specifični za sorte i vrste, što predstavlja prepreku njihovoj općoj primjeni. Zanimljivo je da su mnogi signali koji pokreću imunološki odgovor biljaka molekularno vrlo slični i često identični kod patogenih i korisnih mikroba. Stoga je nejasno što određuje ishod određene interakcije mikroba i domaćina i koji čimbenici omogućuju biljkama da razlikuju korisne od patogena. Za razotkrivanje složene mreže genetskih, mikrobnih i metaboličkih interakcija, uključujući signalne događaje koji posreduju u interakcijama mikroba i domaćina, bit će potrebni sveobuhvatni pristupi kvantitativnoj biologiji sustava.

Ključne riječi: SynComs interakcije mikroba i domaćina mikrobne zajednice biljni mikrobiom biljni sustavi biologija.

Autorska prava © 2019 Autor. Objavio Elsevier Inc. Sva prava pridržana.


Znanstvenici URI otkrivaju funkciju mikroba koji žive u kamenicama

KINGSTON, RI - 3. lipnja 2021. - Znanstvenici sa Sveučilišta Rhode Island poduzeli su prve korake prema razumijevanju funkcije mikroba koji žive na i u istočnim kamenicama, što može imati implikacije na zdravlje kamenica i upravljanje grebenima kamenica i akvakulturom objekata.

"Morski beskralješnjaci poput kamenica, koralja i spužvi imaju vrlo aktivan mikrobiom koji bi potencijalno mogao igrati ulogu u funkciji samog organizma", rekao je Ying Zhang, izvanredni profesor stanične i molekularne biologije URI-ja. "Mi znamo vrlo malo o tome postoje li rezidentni mikrobi u kamenicama, i ako postoje, koja bi njihova funkcija mogla biti ili kako mogu pomoći ili nanijeti štetu kamenici."

Zhang i doktorand Zachary Pimentel izdvojili su DNK mikroba koji žive u ili na crijevima, škrgama, unutarnjoj ljusci, plaštu i drugim tkivima kamenica kako bi identificirali mikrobe koji tamo žive. Zatim su primijenili metagenomsku tehnologiju za rekonstrukciju genoma najzastupljenijih mikroba kako bi bolje razumjeli prirodu mikrobioma kamenica i funkciju nekih mikroba.

"Ovo je bio prvi pregled o tome koji mikrobi žive u određenim dijelovima istočnih kamenica", rekao je Pimentel, vodeći autor rada o studiji koju je u svibnju objavilo Američko društvo za mikrobiologiju. "Kod ljudi znamo da su mikrobi koji žive u crijevima i koži prilično različiti. Ali nismo znali za kompartmentalizaciju određenih mikroba u određenim tkivima kamenica."

Istraživači su identificirali jedan mikrob, bakteriju iz klase Mollicutes, koja dobiva energiju konzumiranjem hitina, tvari koja se nalazi u cijelom morskom okolišu. Najviše ga je bilo u crijevima kamenica i čini se da je pokazatelj zdrave kamenice, ali kada se nađe u drugim tkivima, može biti u korelaciji s infekcijama.

"Kada ih ima u izobilju u crijevima zdravih kamenica, to može značiti da su kamenice sretne što ih imaju", rekao je Zhang. "Ali kada se mikrob poveća u drugim tkivima, to može biti znak da kamenica ne radi dobro, možda zato što je imunološki sustav izbezumljen."

Također je otkriveno da isti mikrob konzumira arginin, aminokiselinu koja se nalazi u svim organizmima koja se koristi za stvaranje proteina.

"Stvarno smo zainteresirani za to jer ima potencijalne implikacije na imunološki sustav kamenica", rekao je Pimentel. "Kamenice se oslanjaju na arginin za svoj imunološki odgovor. Utvrđeno je da patogen krade arginin kako bi se sakrio od imunološkog sustava kamenica, pa je stvarno zanimljivo da postoji još jedan mikrob koji koristi arginin i ima potencijalne implikacije na imunitet kamenica."

Nakon što su istraživači identificirali funkciju ključnih korisnih mikroba, sljedeći korak je saznati kada i gdje se mikrobi dobivaju.

"Utvrđeno je da je jedan mikrob u izobilju u odraslim kamenicama, ali vrlo rijedak u uzorcima ličinki", rekao je Zhang. "Dakle, mogli bi se nabaviti u nekom trenutku njihovog rasta, ali kada i kako se stječu veliko je pitanje. Ako znamo da su važni i možemo identificirati izvor odakle dolaze, onda možda možemo pomoći u očuvanju populacija ovog specifičnog mikroba."

Prema Zhangu i Pimentelu, kamenice igraju važnu ulogu u izgradnji grebena, filtriranju vode i pružanju drugih ekoloških funkcija, uz njihovu ulogu u podršci industriji akvakulture. Daljnja istraživanja o mikrobiomu kamenica mogla bi biti korisna za bolje razumijevanje zdravlja kamenica i zdravlja njihovog ekosustava.

"Za druge organizme znamo da je mikrobiom stvarno važan čimbenik kada se razmatra zdravlje i bolest, tako da postavljamo temelje za buduća istraživanja koja bi mogla uključiti određene mikrobe u važne procese povezane sa zdravljem i bolestima", rekao je Pimentel.

"Što više znamo o kamenicama i njihovoj interakciji s mikrobima, više ćemo razumjeti kako ih sačuvati", dodao je Zhang.

Odricanje: AAAS i EurekAlert! nisu odgovorni za točnost objava vijesti objavljenih na EurekAlert! putem institucija koje doprinose ili za korištenje bilo koje informacije putem sustava EurekAlert.


Sažetak

Korisni mikrobi u mikrobiomu biljnog korijena poboljšavaju zdravlje biljaka. Inducirana sistemska rezistencija (ISR) pojavila se kao važan mehanizam kojim odabrane bakterije i gljivice koje potiču rast biljaka u rizosferi pripremaju cijelo biljno tijelo za pojačanu obranu od širokog spektra patogena i kukaca biljojeda. Veliki izbor mutualista povezanih s korijenom, uključujući Pseudomonas, Bacil, Trichoderma, i vrste mikorize senzibiliziraju imunološki sustav biljke za poboljšanu obranu bez izravnog aktiviranja skupe obrane. Ovaj pregled se usredotočuje na molekularne procese na sučelju između korijena biljaka i mutualista koji izazivaju ISR, te na napredak u našem razumijevanju ISR signalizacije i sistemske obrambene pripreme. Istaknuta je središnja uloga transkripcijskog faktora MYB72 specifičnog za korijen u nastanku ISR te uloga fitohormona i obrambenih regulatornih proteina u ekspresiji ISR ​​u nadzemnim dijelovima biljaka. Konačno, raspravlja se o ekološkoj funkciji mikroba koji induciraju ISR u mikrobiomu korijena.


Otpornost mikrobnog sastava

Čak i ako je mikrobni sastav osjetljiv na poremećaj, zajednica bi i dalje mogla biti otporna i brzo se vratiti svom sastavu prije poremećaja. Brojne značajke mikroorganizama, a posebno bakterija i arheja, sugeriraju da bi otpornost mogla biti uobičajena. Prvo, mnogi mikroorganizmi imaju brze stope rasta pa, ako je njihovo obilje potisnuto poremećajem, oni imaju potencijal da se brzo oporave. Drugo, mnogi mikrobi imaju visok stupanj fiziološke fleksibilnosti. Ovo je poznati slučaj za ljubičaste nesumporne bakterije, koje mogu biti fototrofi u anoksičnim uvjetima i heterotrofi u aerobnim uvjetima. Stoga, čak i ako se relativna brojnost nekih svojti u početku smanji, te bi se svojte s vremenom mogle fiziološki aklimatizirati na nove abiotske uvjete i vratiti se na svoju izvornu brojnost. Konačno, ako fiziološka prilagodba nije moguća, tada bi brza evolucija (kroz mutacije ili horizontalnu razmjenu gena) mogla omogućiti mikrobnim svojstvima da se prilagode novim uvjetima okoliša i oporave od poremećaja. Svi ovi argumenti pretpostavljaju da je brojnost smanjena poremećajem, ali neke mikrobne svojte mogu imati koristi od novih uvjeta i povećanja brojnosti. Dakle, kako bi se neke svojte oporavile u izobilju, one koje su pozitivno reagirale na poremećaj također bi se trebale smanjiti u obilju kako bi se zajednica vratila u izvorni sastav.

Umjesto toga, nekoliko studija eksplicitno se usredotočuje na vremenski tijek mikrobnog sastava nakon poremećaja, većina se fokusira isključivo na osjetljivost sastava. Posljedično, zabilježili smo duljinu vremena između primjene smetnje i vremena kada je mikrobni sastav procijenjen za studije u tablicama S1-S4. Ako je sastav vrlo otporan, manja je vjerojatnost da ćemo otkriti promjenu sastava kako se vrijeme od poremećaja povećava.

Usporedili smo vrijeme od početnog poremećaja za one studije koje su utvrdile da je sastav osjetljiv u odnosu na otporan. Općenito, vrijeme ocjenjivanja kompozicije uvelike je variralo, od samo nekoliko sati do desetljeća. Za C amandmane, studije u kojima se promijenio sastav mikrobne zajednice bile su značajno dulje od studija koje nisu otkrile promjenu (Tablica 2). Ovaj rezultat implicira da postoji zaostajanje u odgovoru mikrobnih zajednica na dodatke C i ne podržava ideju da su te zajednice otporne. Za povišeni CO2, mineralna gnojidba i temperatura, sve studije su imale jednaku vjerojatnost da će pronaći promjene u sastavu zajednice, bez obzira na vrijeme od poremećaja. U prosjeku, recenzirane studije ispitivale su sastav nakon nekoliko godina primjene smetnji. Stoga, kao konzervativna granica, mikrobni sastav često nije otporan unutar nekoliko godina.

Svakako, jačina smetnje i učestalost primjene imat će učinak na otpornost mikrobnog sastava. Većina studija koje smo pregledali nastavila je primjenjivati ​​smetnje tijekom cijele studije (kao što se događa za većinu poremećaja globalnih promjena), umjesto jednokratne primjene na početku eksperimenta. Na primjer, Enwall et al. (36) uspoređuju gnojene i negnođene parcele tla koje se održavaju od 1956. Sastav općih bakterija i bakterija koje oksidiraju amonijak još uvijek se razlikuje između tipova parcela. Nasuprot tome, Stark et al. (37) primijenio je organske i anorganske oblike N na uzorke tla i usporedio sastav Actinomycetes, alfa-Proteobacteria i Pseudomonada. Nakon 10 dana sastav se razlikovao između tretmana tla, ali nakon 91 dana sastav se razlikovao samo među Pseudomonadama. Suprotno tome, neke od studija koje nisu otkrile utjecaj poremećaja na sastav mogle bi otkriti učinak ako je studija provedena dulje.


Prirodni (biološki) uzroci

Selektivni pritisak

U prisutnosti antimikrobnog sredstva, mikrobi su ili ubijeni ili, ako nose gene otpornosti, prežive. Ovi preživjeli će se replicirati, a njihovo će potomstvo brzo postati dominantan tip u cijeloj mikrobnoj populaciji.

Dijagram koji pokazuje razliku između nerezistentnih bakterija i bakterija otpornih na lijekove. Nerezistentne bakterije se razmnožavaju, a nakon liječenja lijekovima bakterije umiru. Bakterije rezistentne na lijekove također se razmnožavaju, ali nakon liječenja lijekovima, bakterije se nastavljaju širiti.

Mutacija

Većina mikroba razmnožava se dijeljenjem svakih nekoliko sati, što im omogućuje brzu evoluciju i brzu prilagodbu novim uvjetima okoliša. Tijekom replikacije nastaju mutacije i neke od tih mutacija mogu pomoći pojedinom mikrobu da preživi izloženost antimikrobnom sredstvu.

Dijagram koji pokazuje da kada se bakterije umnože, neke će mutirati. Neke od tih mutacija mogu uzrokovati otpornost bakterija na liječenje lijekovima. U prisutnosti lijekova, samo otporne bakterije preživljavaju, a zatim se razmnožavaju i napreduju.

Prijenos gena

Mikrobi također mogu dobiti gene jedni od drugih, uključujući gene koji mikrobe čine otpornim na lijekove. Bakterije se množe milijardama. Bakterije koje imaju DNK otpornu na lijekove mogu prenijeti kopiju ovih gena na druge bakterije. Nerezistentne bakterije primaju novu DNK i postaju otporne na lijekove. U prisutnosti lijekova preživljavaju samo bakterije otporne na lijekove. Bakterije otporne na lijekove razmnožavaju se i napreduju.

Dijagram koji pokazuje kako prijenos gena olakšava širenje rezistencije na lijekove. Bakterije se množe milijardama. Bakterije koje imaju DNK otpornu na lijekove mogu prenijeti kopiju ovih gena na druge bakterije. Nerezistentne bakterije primaju novi DNK i postaju otporne na lijekove. U prisutnosti lijekova preživljavaju samo bakterije otporne na lijekove. Bakterije otporne na lijekove razmnožavaju se i napreduju.

Društveni pritisci

Korištenje antimikrobnih sredstava, čak i kada se koriste na odgovarajući način, stvara selektivni pritisak za rezistentne organizme. Međutim, postoje dodatni društveni pritisci koji djeluju na ubrzavanje porasta antimikrobne rezistencije.

Neodgovarajuća uporaba

Selekcija rezistentnih mikroorganizama pogoršava se neprikladnom primjenom antimikrobnih sredstava. Ponekad će zdravstveni radnici neprikladno propisati antimikrobne lijekove, želeći umiriti inzistentnog pacijenta koji ima virusnu infekciju ili još uvijek nedijagnosticirano stanje.

Neadekvatna dijagnostika

Davatelji zdravstvenih usluga češće moraju koristiti nepotpune ili nesavršene informacije kako bi dijagnosticirali infekciju i tako propisali antimikrobni lijek za svaki slučaj ili propisali antimikrobni lijek širokog spektra kada bi određeni antibiotik mogao biti bolji. Ove situacije doprinose selektivnom pritisku i ubrzavaju otpornost na antimikrobne tvari.

Upotreba u bolnici

Kritično bolesni pacijenti su osjetljiviji na infekcije i stoga im je često potrebna pomoć antimikrobnih sredstava. Međutim, veća upotreba antimikrobnih sredstava u ovih bolesnika može pogoršati problem odabirom mikroorganizama otpornih na antimikrobne lijekove. Opsežna uporaba antimikrobnih sredstava i bliski kontakt među bolesnim pacijentima stvaraju plodno okruženje za širenje klica otpornih na antimikrobne lijekove.

Poljoprivredna upotreba

Znanstvenici također vjeruju da praksa dodavanja antibiotika u poljoprivrednu stočnu hranu potiče otpornost na lijekove. Više od polovice antibiotika proizvedenih u Sjedinjenim Državama koristi se u poljoprivredne svrhe. 1, 2 Međutim, još uvijek postoji mnogo rasprava o tome predstavljaju li mikrobi rezistentni na lijekove u životinjama značajan teret za javno zdravlje.


Gledaj video: . Električna otpornost provodnika (Kolovoz 2022).