Publications Repository - Gdańsk University of Technology

Infekcje dróg moczowych stanowią największy problem zdrowotny dotykający miliony osób populacji ludzkiej każdego roku. Uropatogenne szczepy Escherichia coli są najczęstszym czynnikiem etiologicznym odpowiedzialnym za wywoływanie górnych i dolnych dróg moczowych. Powyższe szczepy bakteryjne produkują szereg czynników wirulentnych pośród, których wyróżnić można eksponowane powierzchniowo polimeryczne struktury adhezyjne (fimbrie/pile) warunkujące kolonizację, inwazję oraz amplifikację we wnętrzu komórek nabłonkowych dróg moczowych. Właściwości wirulentne klinicznego szczepu E. coli IH11128, zawierającego operon dra, związane są z obecnością na powierzchni bakterii polimerycznych fimbrii typu Dr, należących do rodziny adhezyn Dr oraz podjednostki białkowej DraD zlokalizowanej na wierzchołku fimbrii Dr. Wykonane eksperymenty adhezji szczepów E. coli zawierających operon dra i mutacje inaktywujące poszczególne geny (draE, draD i draC) do komórek linii HeLa wykazały dwa charakterystyczne wzory adherencji: ścisłą adherencję komórek bakteryjnych eksponujących fimbrie Dr z lub bez obecności podjednostki szczytowej DraD otaczających całe komórki HeLa; agregacyjną adherencję komórek bakteryjnych eksponujących tylko białko DraD przylegających w niektórych miejscach do komórek Hela oraz tendencję do formowania autoagregatów w przypadku szczepów E. coli wykazujących zdolność do produkcji tylko białka DraD. W związku z powyższymi obserwacjami wystąpiła konieczność wstępnego określenia roli fimbrii Dr oraz białka DraD, jako czynników wirulentnych eksponowanych na powierzchni komórek uropatogennych szczepów E. coli Dr+, w procesie formowania biofilmu. Podstawowe badania zostały wykonane na bazie laboratoryjnych szczepów E. coli (zawierających plazmid rekombinantowy pCC90 i jego pochodne, bez regionu regulatorowego draF-draA) oraz klinicznych szczepów E. coli eksponujących na powierzchni fimbrie Dr z lub bez obecności podjednostki szczytowej DraD (odpowiednio DraE+ i DraD+/DraE+ i DraD-). Ze względu na to, że białko DraD występuje na powierzchni komórek w dwóch formach, w postaci związanej ze strukturą polimeryczną fimbrii Dr lub jako niezależna od fimbrii Dr białkowa otoczkowa opłaszczająca komórki bakteryjne, niezbędne było sprawdzenie zdolności analizowanych szczepów do formowania ustrukturyzowanych bakteryjnych agregatów in vitro bez obecności fimbrialnej determinanty (szczepy E. coli DraE- and DraD+). Proces formowania biofilmu określano prowadząc hodowle statyczne komórek bakteryjnych E. coli w dołkach płytki hodowlanej typu PVC oraz wykonując analizę mikroskopową bakterii barwionych fioletem krystalicznym. Wykazano, że zarówno firmbrie Dr, jak i podjednostka białkowa DraD są niezbędne w procesie fromowania biofilmu. Dodatkowo stwierdzono, że szczepy E. coli defektywne pod względem produkcji podjednostek fimbrialnych DraE również mają zdolność do tworzenia agregatów bakteryjnych.

Authors

• Beata Maria Zalewska-Piątek,
• Sabina Irena Wilkanowicz,
• dr hab. inż. Rafał Piątek link open in new tab ,
• prof. dr hab. Józef Kur link open in new tab