QS system
Dotaz
Zobrazit nápovědu
Během infekčního procesu využívá lidský oportunní patogen Pseudomonas aeruginosa systémy quorum sensing (QS) ke koordinaci chování celé mikrobiální populace. Systém QS je zpravidla zprostředkován N‑acyl‑homoserinovými laktony (AHLs). Následná detekce těchto signálních molekul buňkami způsobuje změny v expresi genů kódujících faktory virulence, jako je např. tvorba biofilmu. Tvorba biofilmu hraje důležitou roli během vzniku nosokomiálních infekcí a při rezistenci bakterií vůči antibiotikům, proto je nutné vyvíjet takové postupy a nástroje, které umožní interferenci s QS sytémy. Tato práce se zabývá schopností netermálního plazmatu (NTP) zasahovat do QS systému P. aeruginosa. Druhým cílem bylo stanovení takové koncentrace antibiotika, která podpoří jejich společný anti‑biofilmový účinek. K detekci signálních molekul v supernatantech bakterií, po aplikaci NTP, byl použit biosenzor Agrobacterium tumefaciens NTL4 (pZLR4). A. tumefaciens NTL4 (pZLR4) neprodukuje vlastní AHL, ale v přítomnosti exogenních signálních molekul u něj dochází k indukci exprese reportérového genu (kódujícího enzym β‑galaktosidasu). Produkce β‑galaktosidasy může být měřena spektrofotometricky za použití X‑Gal. Pomocí této metody jsme prokázali, že kombinace NTP a polymyxinu vykazuje aditivní účinek při QS atenuaci a eradikaci vzniklého biofilmu. Vzájemná kombinace polymyxinu (7,5 mg/l) a NTP (30 minut) byla o 30 % účinnější během atenuace QS systému bakterie P. aeruginosa ATCC 15442 než použití samotného polymyxinu (7,5 mg/l).
During the infection process, human opportunistic pathogen Pseudomonas aeruginosa uses quorum sensing system (QS) to coordinate the behavior of the whole microbial population. QS is mainly mediated by N‑acyl‑homoserine lactones (AHLs). Subsequent detection of these signal molecules by cells causes changes in virulence factors expression such as biofilm formation. Because biofilm formation plays an important role in nosocomial infection and antibiotic resistance, tools which are able to interfere with QS are required. In the current study, we evaluated the ability of non‑thermal plasma (NTP) to interfere with the QS system of P. aeruginosa. Our second aim was to determine the mutual combination of antibiotics to support their anti‑biofilm effect. We applied Agrobacterium tumefaciens NTL4 (pZLR4) biosensor to detect signal molecules, from spent bacterial culture supernatants, after the treatment. A. tumefaciens NTL4 (pZLR4) does not produce its own AHLs, but the reporter gene is induced when exogenous signal molecules are present. Induction of reporter gene leads to the production of β‑galactosidase, which can be measured spectrophotometrically by X‑Gal usage. This method demonstrated that combined treatment with NTP and polymyxin has an additive effect in P. aeruginosa QS attenuation and associated biofilm formation. Mutual combination of polymyxin (7.5 mg/l) with NTP (30 minutes) was by 30 % more effective in P. aeruginosa ATCC 15442 QS attenuation than the use of polymyxin (7.5 mg/l) alone.
Velký počet oportunně patogenních bakterií využívá během nástupu infekce systém quorum sensing (QS). Pomocí signálních molekul (u gram -negativních bakterií N -acylhomoserinových laktonů) je řízeno chování celé populace bakterií (hlavně exprese faktorů virulence). Díky studiu QS systémů u gram -negativních bakterií byly již popsány látky se schopností interference s těmito systémy, představující nové léčebné strategie. Téhož by se dalo využít u kvasinek, kde by identifikace QS molekul a pochopení jejich mechanismů působení mohlo vést k efektivnější léčbě kvasinkových infekcí, např. vulvo -vaginální kandidózy způsobované převážně C. albicans. Doposud byly popsány struktury a funkce dvou hlavních signálních molekul účastnících se systému QS u C. albicans, a to farnesolu a tyrosolu. Vzhledem k tomu, že se rezistence mikroorganismů k antibiotikům a dezinfekčním látkám stává stále aktuálnější, je zapotřebí podrobnějšího popisu struktur, funkcí a metabolických drah dalších molekul účastnících se systému QS u kvasinek.
A large number of opportunistic pathogenic bacteria uses quorum sensing (QS) during the beginning of infection process. Signaling molecules (gram -negative bacteria used N -acyl -homoserine lactones) control the behavior of the whole population of bacteria (especially virulence factors expression). Due to the study of QS systems of gram -negative bacteria, compounds which have the ability to interfere with these systems have been described and they represent new treatment strategy. The same approach could be used in the case of yeast, wherein the identification of QS molecules and their mechanism of action could lead to developing much more effective treatment of yeast infections, e.g. vulvo -vaginal candidosis, which is caused mainly by C. albicans. Until now, the structure and function of two main signaling moleculs (farnesol and tyrosol) in the C. albicans QS system were described. Since the resistance of microorganisms to antibiotics and disinfectants becomes more current, detailed description of the structures, functions and the metabolic pathways involved in QS system in yeast is required.
P. aeruginosa využívá hustou síť quorum sensing receptorů a regulátorů patřících do čtyř QS systémů (las, rhl, pqs a iqs), které řídí produkci faktorů virulence. Systémy jsou hierarchicky uspořádány, přičemž las QS systém stojí na vrcholu kaskády. Nicméně, vzhledem k nedávnému zjištění, že funkce centrálního las QS systému může být v podmínkách, které jsou typické pro infekci, převzata QS systémem iqs, je zřejmé, že použití klasických QS inhibitorů cílících na las QS systém může být neúčinné. Měli bychom také mít na paměti, že systémy QS vyžadují další výzkum, aby bylo zcela jasné, jak jsou propojeny a jakým způsobem společně řídí produkci faktorů virulence. Cílem článku bylo nastínit propojení QS systémů a popsat nejznámější faktory virulence (elastasa, alkalická proteasa, exotoxin A, rhamnolipid, pyocyanin a lektin) – jejich přínosy pro bakterii P. aeruginosa a jejich účinky na buňky hostitele během infekce. V budoucnu nám všechny tyto informace společně pomohou zajistit vývoj specificky účinných anti‑‑OS terapeutik.
P. aeruginosa, use a dense network of quorum sensing receptors and regulators, belong to the four quorum sensing systems (las, rhl, pqs and iqs), which control the virulence factors production. These systems are organized in a hierarchy with las system at the top of the cascade. However, due to recent discovery that functions of central las QS system could be overtaken by iqs QS system in conditions that closely mimics host infection, it becomes clear that the application of classical QS inhibitors targeting las QS system may be ineffective. We should also keep in mind, that there is a lot of unknown about the QS systems requiring further investigations to understand how P. aeruginosa QS networks are connected and how it controls the production of virulence factors together. The aim of the article was to outline the interconnection of QS systems and to describe the most well‑‑known P. aeruginosa virulence factors (elastase, alkaline protease, exotoxin A, rhamnolipid, pyocyanin and lectin) – their benefits to P. aeruginosa and their effects to host during the infection. In the future, all this information together will help us ensure development of potent anti‑‑OS therapeutics with specific mode of action.
- Klíčová slova
- rhamnolipid, QS systém,
- MeSH
- faktory virulence * MeSH
- lektiny MeSH
- proteasy klasifikace MeSH
- Pseudomonas aeruginosa * enzymologie patogenita účinky léků MeSH
- pyokyanin MeSH
- quorum sensing MeSH
- Publikační typ
- práce podpořená grantem MeSH
Použití pozitivního end-exspiračního tlaku (PEEP) je nedílnou součástí ventilační strategie u nemocných se syndromem akutní dechové tísně (ARDS). Technika optimalizace nastavení PEEP je předmětem kontroverze. Cílem studie bylo nalezení algoritmu umožňujícího na základě sledování mechanických vlastností respiračního systému predikovat hodnotu PEEP s nejnižším plicním zkratem. Do prospektivní observační studie bylo zahrnuto 7 nemocných se zavedeným plicnicovým katétrem splňujících evropsko-americká konsenzuální kritéria ARDS. V průběhu sběru dat byli nemocní ventilováni režimem kontrolované zástupové ventilace s konstantním inspiračním průtokem a velikostí dechového objemu 5–7 ml/kg, inspirační pauzou 0,5–1 s, poměr inspiria a exspiria a dechová frekvence byla stanovena tak, aby nebyl přítomen intrinsický PEEP. Na testovaných úrovních PEEP byla stanovena kvazistatická compliance respirační systému (Crsq), hodnota plicního zkratu (Qs/Qt), rozdíly v end-exspiračním plicním objemu (∆EELV) mezi testovanými úrovněmi PEEP a výchozím PEEP (technikou změny PEEP) a byl kalkulován tzv. Estimated Lung Recruitment (ELR = ∆EELV – Crsqvýchozí x /PEEPtestovaný–PEEPvýchozí/). Schopnost predikce optimální hodnoty PEEP z hlediska velikosti Qs/Qt byla testována pro nejnižší PEEP s maximální compliance Crsqmax, nejvyšší PEEP s Crsqmax a kombinovaný postup, hodnotící Crsq a ELR. Pro testované postupy byla stanovena senzitivita, specificita a tzv. poměr pravděpodobnosti (LR) pro predikci nejnižší hodnoty Qs/Qt. Kombinace hodnocení compliance a velikosti ELR umožnila lépe predikovat hodnotu PEEP s nejnižším plicním zkratem. Použití kombinovaného postupu hodnotícího velikost Crsq a ELR by mohlo být přínosné pro stanovení hodnoty PEEP.
The use of PEEP is the integral part of ventilatory strategy in patients with ARDS. Optimization technique of PEEP setting is controversial. The goal of the study was to find the algorithm which can predict the value of PEEP with the smallest pulmonary shunt fraction Qs/Qt based on the evalution of the mechanical properties of respiratory system. The prospective observational study enrolled 7 patients with pulmonary artery catheter who met American-European consensual criteria for ARDS. During data recording the patients were ventilated in CMV ventilation mode with constant inspiration flow, tidal volume of 5–7 ml.kg-1, inspiration pause of 0.5–1 sec; I:E ratio and frequency of ventilation were determined so that intrinsic PEEP was not presented. With tested values of PEEP we assessed; quasistatic compliance of respiratory system Crsq, shunt fraction Qs/Qt, difference between end-expiratory lung volume ∆EELV with tested values ofPEEP and baseline value ofPEEP (the technique ofPEEP changes), andwe calculated so called estimated lung recruitment (ELR = ∆EELV – Crsqbaseline x /PEEPtested – PEEPbaseline/). The capability of the prediction of optimal PEEP value by the value of Qs/Qt was tested for the smallest PEEP with maximal compliance Crsqmax,, maximal PEEP with maximal Crsqmax and for the combined method measuring Crsq and ELR.We assessed sensitivity, specificity and so called probability ratio (LR) of tested methods for the prediction of the smallest shunt fraction Qs/Qt. The combination of compliance and ELR permits better prediction of PEEP value with the smallest Qs/Qt. The use of the combined method evaluating Crs and ELR can be valuable for the determination of PEEP.
- MeSH
- lidé MeSH
- poddajnost plic fyziologie MeSH
- ventilace umělá s výdechovým přetlakem metody využití MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
Human gut is in permanent contact with microorganisms that play an important role in many physiological processes including metabolism and immunologic activity. These microorganisms communicate and manage themself by the quorum sensing system (QS) that helps to coordinate optimal growth and subsistence by activating signaling pathways that regulate bacterial gene expression. Diverse QS molecules produced by pathogenic as well as resident microbiota have been found throughout the human gut. However, even a host can by affected by these molecules. Intestinal and immune cells possess a range of molecular targets for QS. Our present knowledge on bacteria-cell communication encompasses G-protein-coupled receptors, nuclear receptors and receptors for bacterial cell-wall components. The QS of commensal bacteria has been approved as a protective factor with favourable effects on intestinal homeostasis and immunity. Signaling molecules of QS interacting with above-mentioned receptors thus parcipitate on maintaining of barrier functions, control of inflammation processes and increase of resistance to pathogen colonization in host organisms. Pathogens QS molecules can have a dual function. Host cells are able to detect the ongoing infection by monitoring the presence and changes in concentrations of QS molecules. Such information can help to set the most effective immune defence to prevent or overcome the infection. Contrary, pathogens QS signals can target the host receptors to deceive the immune system to get the best conditions for growth. However, our knowledge about communication mediated by QS is still limited and detailed understanding of molecular mechanisms of QS signaling is desired.
- MeSH
- Bacteria metabolismus MeSH
- lidé MeSH
- quorum sensing * MeSH
- signální transdukce * MeSH
- střeva parazitologie MeSH
- střevní mikroflóra * MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
- přehledy MeSH
Microorganisms do not live alone, but rather they communicate using diverse „languages“. In general, each bacterial species produces and responds to a unique autoinducer signal. Gram-negative bacteria use N-acylated homoserine lactones and gram-positive bacteria use oligopeptides as autoinducers. Function of autoinducer 2 is bacterial interspecies cell-to-cell communication. The structure and function of two main signaling molecules (farnesol and tyrosol) in the C. albicans quorum sensing (QS) system were also already described. Signaling molecules control the behavior of the whole population (especially virulence factors expression). That’s why QS systems represent a new therapeutic target, especially because of an increasing worldwide antibiotic resistance. Quorum sensing inhibitors are a promising direction in the treatment of infection caused by pathogenic micro¬organisms.
- Klíčová slova
- signální molekuly, N-acyl-homoserin lakton, inhibitory quorum sensing,
- MeSH
- antibakteriální látky MeSH
- antiinfekční látky MeSH
- Bacteria genetika klasifikace metabolismus patogenita MeSH
- bakteriální léková rezistence MeSH
- biofilmy MeSH
- Candida albicans patogenita MeSH
- česnek MeSH
- houby metabolismus patogenita MeSH
- kvasinky metabolismus patogenita MeSH
- léčivé rostliny chemie klasifikace MeSH
- mezibuněčná komunikace MeSH
- Pseudomonas aeruginosa patogenita MeSH
- quorum sensing * fyziologie genetika účinky léků MeSH
- signální transdukce MeSH
- Vibrio cholerae patogenita MeSH
- virulence genetika MeSH
- Publikační typ
- přehledy MeSH
Root hairs and arbuscular mycorrhiza (AM) coexist in root systems for nutrient and water absorption, but the relation between AM and root hairs is poorly known. A pot study was performed to evaluate the effects of four different AM fungi (AMF), namely, Claroideoglomus etunicatum, Diversispora versiformis, Funneliformis mosseae, and Rhizophagus intraradices on root hair development in trifoliate orange (Poncirus trifoliata) seedlings grown in sand. Mycorrhizal seedlings showed significantly higher root hair density than non-mycorrhizal seedlings, irrespective of AMF species. AMF inoculation generally significantly decreased root hair length in the first- and second-order lateral roots but increased it in the third- and fourth-order lateral roots. AMF colonization induced diverse responses in root hair diameter of different order lateral roots. Considerably greater concentrations of phosphorus (P), nitric oxide (NO), glucose, sucrose, indole-3-acetic acid (IAA), and methyl jasmonate (MeJA) were found in roots of AM seedlings than in non-AM seedlings. Levels of P, NO, carbohydrates, IAA, and MeJA in roots were correlated with AM formation and root hair development. These results suggest that AMF could alter the profile of root hairs in trifoliate orange through modulation of physiological activities. F. mosseae, which had the greatest positive effects, could represent an efficient AM fungus for increasing fruit yields or decreasing fertilizer inputs in citrus production.
- MeSH
- biomasa MeSH
- Citrus růst a vývoj mikrobiologie MeSH
- Glomeromycota fyziologie MeSH
- kořeny rostlin růst a vývoj metabolismus mikrobiologie MeSH
- mykorhiza růst a vývoj fyziologie MeSH
- Poncirus růst a vývoj mikrobiologie MeSH
- půda MeSH
- půdní mikrobiologie MeSH
- semenáček růst a vývoj metabolismus mikrobiologie MeSH
- symbióza fyziologie MeSH
- výhonky rostlin růst a vývoj metabolismus mikrobiologie MeSH
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
- práce podpořená grantem MeSH
Quorum sensing (QS) is a way for bacteria to communicate with each other. It works by making, releasing, and identifying AIs (autoinducers). It is critical for the growth of microorganisms and is a vital component of the immune system. In the intestinal environment, Salmonella Typhimurium, Vibrio cholera, Clostridium difficile, Escherichia coli and other intestinal pathogens infect the host body, affecting the normal immune metabolism process of the host body, resulting in acute gastroenteritis, dysentery and other diseases. Antibiotics can treat the concurrent infection caused by intestinal pathogens in the traditional treatment. Because of this, antibiotics should be used sparingly. Overuse of antibiotics can lead to the expansion of a wide range of antibiotic resistance in bacteria, which can then spread and evolve through genetic mutation. In recent years, more studies have shown that bacterial biofilm formation, virulence factor production, and drug resistance inhibition can be regulated by manipulating the QS system. Firstly, the working paths of several typical bacterial QS systems were summarized. The therapeutic strategies of QS for several common intestinal pathogens were reviewed to provide some references for developing new therapeutic schemes for intestinal diseases and related inhibitors of intestinal pathogens.
BACKGROUND: Respiratory syncytial virus (RSV) infections are one of the leading causes of lower respiratory tract infections and have a major burden on society. For prevention and control to be deployed effectively, an improved understanding of the seasonality of RSV is necessary. OBJECTIVES: The main objective of this study was to contribute to a better understanding of RSV seasonality by examining the GERi multi-country surveillance dataset. METHODS: RSV seasons were included in the analysis if they contained ≥100 cases. Seasonality was determined using the "average annual percentage" method. Analyses were performed at a subnational level for the United States and Brazil. RESULTS: We included 601 425 RSV cases from 12 countries. Most temperate countries experienced RSV epidemics in the winter, with a median duration of 10-21 weeks. Not all epidemics fit this pattern in a consistent manner, with some occurring later or in an irregular manner. More variation in timing was observed in (sub)tropical countries, and we found substantial differences in seasonality at a subnational level. No association was found between the timing of the epidemic and the dominant RSV subtype. CONCLUSIONS: Our findings suggest that geographical location or climatic characteristics cannot be used as a definitive predictor for the timing of RSV epidemics and highlight the need for (sub)national data collection and analysis.
- MeSH
- epidemie * MeSH
- infekce dýchací soustavy * epidemiologie MeSH
- infekce respiračními syncytiálními viry * epidemiologie MeSH
- kojenec MeSH
- lidé MeSH
- lidský respirační syncytiální virus * MeSH
- roční období MeSH
- Check Tag
- kojenec MeSH
- lidé MeSH
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
- práce podpořená grantem MeSH
- Geografické názvy
- Spojené státy americké MeSH
Ve dvou souborech kriticky nemocných byly hodnoceny parametry hemodynamiky a oxygenace získávané pravostrannou srdeční katetrizací pomocí Swan-Ganzova katétru. První soubor tvořilo 15 nemocných s multiorgánovou dysfunkcí (109 vyšetření), druhý 20 nemocných po kardiochirurgickém výkonu se syndromem nízkého srdečního výdeje (100 vyšetření). Byly hodnoceny a srovnány: srdeční výdej (CI), systémová a plicní cévní rezistence (SVRI a PVRI), paO2/FiO2, plicní zkraty (Qs/Qt), dodávka a spotřeba O2 (DO2, VO2), hladina hemoglobinu (Hb) a laktatemie. V obou souborech se pohybovaly hodnoty CI v referenčních mezích. Index paO2/FiO2 byl v 1. souboru snížen v 86,1 % do hodnot typických pro syndrom akutní dechové tísně, ve 2. souboru jen ve 14 %. Hladiny Hb byly v obou souborech sníženy pod dolní hranici referenčního rozmezí. DO2 byla snížena v 65,1 %, resp. v 57 %, VO2 byla snížena ve 41,3 %, resp. v 11 %. Laktatemie byly zvýšeny v 19,9 %, resp. v 27,6 %. V obou souborech byl zjištěn statisticky významný vztah (p<0,01) pro DO2/VO2; v 2. souboru navíc pro CI/DO2 a CI/VO2. V obou souborech nebyla zjištěna významnost vztahu laktatemie k CI, DO2 ani k VO2. Diskutuje se o názorech na význam laktatemie pro rozpoznání tkáňové hypoxie.
Hemodynamic and oxygen transport parameters in two group of critically ill patients were compared in the presented study. The data were obtained from right heart catheterization using Swan-Ganz catheter. First group consisted of 15 patients with multi-organ dysfunction (109 measurements), the other group consisted of 20 patients after cardiac surgery with low cardiac output syndrome (100 measurements). Following parameters were compared: cardiac index (CI), indexed systemic and pulmonary vascular resistance (SVRI and PVRI), paO2/FiO2, pulmonary shunt (Qs/Qt), O2 delivery and consumption (DO2, VO2), hemoglobin level a lactate level. In both groups CI was within reference limits. In the first group, paO2/FiO2 index was decreased in 86,1% to levels typical for acute respiratory distress syndrome; in the second group, this was observed only in 14%. Hemoglobin levels were below reference range in both groups. DO2 was decreased in 65,1% and 57%, VO2 was decreased in 41,3 and 11%, respectively. Lactate levels were increased in 19,9% and 27,6%, respectively. In both groups there was observed statistically significant relationship (p<0.01) in DO2/VO2; in the second group also CI/DO2 and CI/VO2. For both groups there was not observed statistically significant relationship of lactate levels to CI, DO2 nor VO2. We discuss over the importance of lactate level for detection of tissue hypoxia.
