Wykorzystywanie ustrojowych źródeł żelaza przez bakterie Desulfovibrio desulfuricans

• Authors: Marzena Jaworska-Kik , Jolanta Lodowska , Daniel Wolny , Zofia Dzierżewicz , Ludmiła Węglarz

Title variants

EN

Utilization of host iron sources by bacteria Desulfovibrio desulfuricans

• Languages of publication: PL

Abstracts

PL

Patogenność bakterii Gram-ujemnych jest uwarunkowana ich zdolnością pozyskiwania żelaza ze środowiska oraz rezerw zainfekowanego makroorganizmu. W tym celu bakterie syntetyzują siderofory, czyli układy chelatujące żelazo, które umożliwiają im wykorzystywanie jego hemowych i niehemowych źródeł ustrojowych, takich jak hemoglobina, mioglobina, ferrytyna, transferyna i laktoferyna. Dotychczas nie poznano ustrojowych źródeł żelaza wykorzystywanych przez bakterie Desulfovibrio desulfuricans (D. desulfuricans). Gatunek ten kolonizuje m.in. przewód pokarmowy człowieka, stanowiąc składnik fi zjologicznej mikrofl ory jelita. Nie wyklucza się jednak udziału tych bakterii w etiopatogenezie niektórych schorzeń tego narządu, takich jak choroba Crohna czy wrzodziejące zapalenie jelita grubego. Celem podjętych badań była analiza możliwości wykorzystywania przez bakterie D. desulfuricans różnych ustrojowych źródeł żelaza. Zamierzenie to realizowano oceniając po 48 godzinach hodowli liczbę kolonii wygłodzonych izolatów D. desulfuricans na pirogronianowej pożywce Postgate’a wzbogaconej o 1,5 mg/dm3 określonego źródła żelaza (hemoglobiny i transferyny ludzkiej, hemoglobiny, transferyny, laktoferyny i heminy bydlęcej, mioglobiny i cytochromu c końskiego). Hodowlę kontrolną stanowiły bakterie namnażane się na podłożu z obniżoną ilością żelaza. Większość izolatów D. desulfuricans (oprócz DV/B) pozyskiwała żelazo z różnych źródeł ustrojowych, przy czym stwierdzono ich międzyszczepowe zróżnicowanie wzrostu w obecności każdej z żelazoprotein i heminy. Najwolniej namnażał się glebowy izolat DSM 642 na podłożu zawierającym transferynę ludzką i bydlęcą, nie wykorzystując żelaza zawartego w tym ustrojowym źródle. Wśród wszystkich badanych bakterii najintensywniej namnażały się dzikie szczepy DV/I i DV/I/1 na podłożach z końską mioglobiną i cytochromem c oraz laktoferyną bydlęcą oraz DV/H w obecności ludzkiej i bydlęcej hemoglobiny.

EN

Pathogenicity of Gram-negative bacteria is determined by their ability of iron uptake from environmental and human reserve sources. To acquire this element microorganisms synthesize siderophores, iron chelating structures that allow them to utilize various host iron sources such as hemoglobin, myoglobin, ferritin, transferrin and lactoferrin. Host iron sources utilized by Desulfovibrio desulfuricans (D. desulfuricans) are still unrecognized. These microorganisms colonize a human alimentary tract as a component of the natural intestinal microfl ora. However, their involvement in the pathogenesis of intestinal disorders, such as Crohn’s disease or ulcerative colitis, cannot be excluded. The purpose of this study was to analyze the ability of these bacteria to utilize several body iron sources. The aim of the study was realized by the evaluation of number of colonies of pre-starved D. desulfuricans strains after 48 hour culturing on pyruvate Postgate’s medium supplemented with 1.5 mg/dm3 of the iron source (human hemoglobin and transferrin, bovine hemoglobin, transferrin, lactoferrin and hemin, equine myoglobin and cytochrome c). The control cells were cultured on medium devoid of iron. Most of the tested strains D. desulfuricans (except for DV/B) utilized iron from a wide variety host sources. The interstrain diversity of bacterial growth in the presence of each of iron sources was observed. Soil strain DSM 642 was the slowest proliferating one on medium containing both human and bovine transferrin. Therefore, this strain does not utilize iron from both iron sources. The most intensive growth was observed with DV/I and DV/I/1 intestinal strains on medium supplemented with equine myoglobin and cytochrome c, and bovine lactoferrin, whereas DV/H strain proliferated the most on medium containing both human and bovine hemoglobin.

Keywords

EN

Desulfovibrio desulfuricans; bacteria growth; host iron sources; ustrojowe źródła żelaza; wzrost bakterii

Discipline

• MEDICINE: MEDICINE

• Publisher: Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach
• Journal: Annales Academiae Medicae Silesiensis
• Year: 2011
• Volume: 65
• Issue: 3
• Pages: 21–27

Contributors

author

Marzena Jaworska-Kik

• Katedra i Zakład Biofarmacji

author

Jolanta Lodowska

• Katedra i Zakład Biochemii Wydziału Farmaceutycznego z Oddziałem Medycyny Laboratoryjnej Śląskiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach ul. Narcyzów 1 41-200 Sosnowiec tel. [phone]

author

Daniel Wolny

• Katedra i Zakład Biofarmacji

author

Zofia Dzierżewicz

• Katedra i Zakład Biofarmacji

author

Ludmiła Węglarz

• Katedra i Zakład Biochemii Wydziału Farmaceutycznego z Oddziałem Medycyny Laboratoryjnej Śląskiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach

References

• 1. Jankiewicz U., Kudelska J. Wymienialność sideroforów przez bakterie rodzaju Pseudomonas. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie 2010; 10: 93–102.
• 2. Mikucki J., Lisiecki P. Siderofory-agresyny bakterii. Post. Mikrobiol. 1998; 37: 73–97.
• 3. Siudeja K., Olczak K. Mechanizmy i regulacja przyswajania żelaza i hemu przez bakterie Gram-ujemne. Post. Biochem. 2005; 51: 198–208.
• 4. Florian T.H.J., GibsonG.R., Neale G., Cummings J.H. A role for sulphate-reducing bacteria in ulcerative colitis? Gastroenterology 1990; 98A: 170.
• 5. Gibson G.R., Cummings J.H., Macfarlane G.T. Growth and activities of sulphate-reducing bacteria in gut contents of healthy subjects and patients with ulcerative colitis. FEMS Microbiol. Ecol. 1991; 86: 103–112.
• 6. Szczerba J., Dzierżewicz Z. Implikacje kliniczne związane z obecnością bakterii redukujących siarczany (BRS) w organizmie człowieka i zwierząt oraz ich wpływ na środowisko naturalne. Post. Mikrobiol. 2008; 47: 97–110.
• 7. Langendijk P.S. Kulik E.M., Sandmeier H., Meyer J., van der Hoeven J.S., Isolation of Desulfomicrobium orale sp. nov. and Desulfovibrio strain NY682, oral sulfate- reducing bacteria involved in human periodontal disease. Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2001; 51: 1035–1044.
• 8. Lodowska P., Jasek D., Wolny D., Jaworska- Kik M., Węglarz L., Dzierżewicz Z. Ocena stopnia ufosforylowania endotoksyny lipopolisacharydowej i lipidu A jelitowych szczepów bakterii Desulfovibrio desulfuricans. Farm. Przegl. Nauk. 2008; 11–12: 23–28.
• 9. Postgate J.R. The sulphate-reducing bacteria. Cambridge University Press. Cambrige 1984.
• 10. Lisiecki Sobiś-Glinkowska M., Wysocki P., Mikucki J., Wzrost enterokoków w normalnej i wysyconej żelazem surowicy. Med. Dośw. Mikrobiol. 2001; 53: 111–116.
• 11. Lisiecki P., Wysocki P., Mikucki J. Wrażliwość gronkowców na naturalne i syntetyczne chelatory żelaza. Med. Dośw. Mikrobiol. 2000; 52: 103–110.
• 12. Różalska B. Rola jonów żelaza w procesie zakażenia. Post. Mikrobiol. 1997; 36, l: 85–100.
• 13. Sobiś-Glinkowska M., Mikucki J., Lisiecki P. Siderofor hydroksamowy a wzrost enterokoków. Med. Dośw. Mikrobiol. 2001; 53: 1–7.
• 14. Lisiecki P., Fleischer M., Wysocki P., Przondo-Mordarska A., Mikucki J. Siderofory i hemolizyny w pozyskiwaniu żelaza przez pałeczki z rodzaju Acinetobacter. Med. Dośw. Mikrobiol. 2003; 55: 379–390.
• 15. Goldstein E.J., Citron D.M., Peraino V.A., Cross S.A. Desulfovibrio desulfuricans bacteremia and review of human Desulfovibrio infections. J. Clin. Microbiol. 2003; 41: 2752–2754.
• 16. Shukla S.K., Reed K.D. Desulfovibrio desulfuricans bacteremia in a dog. J. Clin. Microbiol. 2000; 38: 1701–1702.
• 17. Lisiecki P., Mikucki J. Ustrojowe źródła żelaza człowieka wykorzystywane in vitro przez gronkowce. Med. Dośw. Mikrobiol. 1996; 48: 5–13.
• 18. Lisiecki P., Sobiś-Glinkowska M., Mikucki J. Zwierzęce ustrojowe źródła żelaza wykorzystywane in vitro przez gronkowce. Med. Dośw. Mikrobiol. 1997; 49: 45–53.
• 19. Dzierżewicz Z., Orchel A., Komarska- Szostak A. Aktywność biologiczna endotoksyn izolowanych ze szczepów bakterii Desulfovibrio desulfuricans. Ann. Acad. Med. Siles. 2005; 59: 9–16.
• 20. Senkovich O., Ceaser S., McGee D.J., Testerman T.L. Unique host iron utilization mechanisms of Helicobacter pylori revealed with iron-defi cient chemically defi ned media. Infect. Immun. 2010; 78: 1841–1849.
• 21. Mocny J.C., Olson J.S., Connell T.D. Passively released heme from hemoglobin and myoglobin is a potential source of nutrient iron for Bordetella bronchiseptica. Infect. Immun. 2007; 75: 4857–4866.
• 22. Furano K., Luke N.R., Howlett A.J, Campagnari A.A. Identifi cation of a conserved Moraxella catarrhalis haemoglobinutilization protein, MhuA. Microbiology 2005; 151: 1151–1158.
• 23. Ridley K.A. , Rock J.D., Li Y., Ketley J.M. Heme utilization in Campylobacter jejuni. J. Bacteriol. 2006; 188: 7862–7875.

• Document Type: article