سال 15، شماره 5 - ( مهر - آبان 1400 )
جلد 15 شماره 5 صفحات 583-571 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Pourjafari M, Kaboosi H, Ghane M, Sadeghi B, Rezaei A. Evaluation of Chitosan and Zinc Oxide Nanoparticles Inhibitory Effects on Expression Levels of Virulence Genes at Pseudomonas aeruginosa Clinical Isolates and ATCC27853. Iran J Med Microbiol 2021; 15 (5) :571-583
URL: http://ijmm.ir/article-1-1449-fa.html
URL: http://ijmm.ir/article-1-1449-fa.html
پورجعفری مژگان، کابوسی حامی، قانع مسعود، صادقی گرمارودی بابک، رضایی ابوالحسن. ارزیابی اثرات بازدارندگی نانوذرات کیتوزان و اکسید روی، بر بیان مراحل مختلف ژنهای حدت باکتری سودوموناس آئروژینوزا جدا شده ازبیماران دچار سوختگی و ATCC27853. مجله میکروب شناسی پزشکی ایران. 1400; 15 (5) :571-583
مژگان پورجعفری1 
، حامی کابوسی 
2، مسعود قانع3 ، بابک صادقی گرمارودی4 ، ابوالحسن رضایی5
، حامی کابوسی 2، مسعود قانع3 ، بابک صادقی گرمارودی4 ، ابوالحسن رضایی5
1- گروه میکروبیولوژی، واحد آیت الله آملی، دانشگاه آزاد اسلامی، آمل، ایران
2- گروه میکروبیولوژی، واحد آیت الله آملی، دانشگاه آزاد اسلامی، آمل، ایران ، hkaboosi@gmail.com
3- گروه میکروبیولوژی، واحد تنکابن، دانشگاه آزاد اسلامی، تنکابن، ایران
4- گروه شیمی، واحد تنکابن، دانشگاه آزاد اسلامی، تنکابن، ایران
5- گروه ژنتیک، واحد تنکابن، دانشگاه آزاد اسلامی، ایران
2- گروه میکروبیولوژی، واحد آیت الله آملی، دانشگاه آزاد اسلامی، آمل، ایران ، hkaboosi@gmail.com
3- گروه میکروبیولوژی، واحد تنکابن، دانشگاه آزاد اسلامی، تنکابن، ایران
4- گروه شیمی، واحد تنکابن، دانشگاه آزاد اسلامی، تنکابن، ایران
5- گروه ژنتیک، واحد تنکابن، دانشگاه آزاد اسلامی، ایران
چکیده: (2413 مشاهده)
زمینه و اهداف : ارتباط بین سلولی (کروم سنسینگ) و ژنهای بیماری زا در به وجود آوردن عفونت شدید سودوموناس آئروژینوزا نقش دارند. در مطالعه حاضر، تأثیر نانوذرات کیتوزان(CS) و اکسید روی(ZnO-NPs) بر سطح بیان ژنهای lasI ، exoS و toxA در طول مراحل رشد (تاخیری، نمایی و سکون) باکتری مطالعه شد.
مواد و روش کار : نانوذره کیتوزان و اکسید روی به ترتیب با روش ژله‌ای شدن یونی و اولتراسونیک سنتز شدند. نمونه‌های بالینی از بیماران مبتلا به عفونت زخم در سال‌های ۱۳۹۷-۱۳۹۸ جمع‌آوری شد و شناسایی اولیۀ سودوموناس آئروژینوزا به‌وسیلۀ آزمایش‌های بیوشیمیایی استاندارد و ژن ۱۶S rDNA انجام شده است. تشخیص ژنهای ویرولانس (lasI، exoS و toxA) توسط PCR انجام شد. در نهایت، qRT-PCR برای تشخیص سطح بیان ژنهای مرتبط با QS و ویرولانس در نمونه‌های رشد یافته در محیط حاوی غلظت‌های مختلف مهارکنندگی رشد نانوذره کیتوزان و اکسید روی انجام شد و داده‌ها از نظر آماری تجزیه و تحلیل شدند.
یافته ها : نانوذره کیتوزان و اکسید روی با اندازه ذرات متوسط ۲۰ و ۴۰ نانومتر با موفقیت تهیه شدند. میزان شیوع ژنهای ویرولانس در بین تمام جدا شده های بالینی ناشی از بیماران سوختگی به شرح زیر بود.toxA (۱۰۰%)، exoS (۸۸%) و lasI (۵۶%). مقدار MIC کیتوزان برابر ۰/۵ میلی‌گرم در میلی لیتر بود که ۸ برابر کمتر از نانوذره اکسید روی (۴ میلی‌گرم/میلی لیتر) است. تجزیه و تحلیل qRT-PCR نشان داد که نانوذره کیتوزان و اکسید روی بیانlasI ، exoS و toxA را در ایزوله بالینی P aeruginosa در مرحله رشد لگاریتمی در مقایسه با سایر مراحل رشد کاهش می‌دهند. سویه‌های+ toxA+/exoS+/lasI الگوهای مشابهی از تغییرات بیان ژن را در پاسخ به هر دو نانوذره در همه مراحل رشد نشان دادند. بیان ژن toxA در مراحل رشد لگاریتمی و ثابت ATCC۲۷۸۵۳ تحت درمان با نانوذره کیتوزان و اکسید روی کاهش یافت.
نتیجه‌گیری : نتایج به دست‌آمده از این مطالعه درک بهتری ازتغییرات بیان ژنهای مربوط به ویرولانس باکتری سودوموناس آئروژینوزا در مدت درمان با نانوذرات در مراحل مختلف رشد باکتری را ایجاد می‌کند و مقدار تاثیز نانوذرات کیتوزان و روی را نشان داد.
نوع مطالعه: مقاله پژوهشی |
موضوع مقاله:
بیوتکنولوژی میکروبی
دریافت: 1400/4/4 | پذیرش: 1400/5/19 | انتشار الکترونیک: 1400/6/14
دریافت: 1400/4/4 | پذیرش: 1400/5/19 | انتشار الکترونیک: 1400/6/14
فهرست منابع
1. Diggle SP, Whiteley M. Microbe Profile: Pseudomonas aeruginosa: opportunistic pathogen and lab rat. Microbiology (Reading, England). 2020;166(1):30-3. [DOI:10.1099/mic.0.000860] [PMID] [PMCID]
2. Wu M, Li X. Klebsiella pneumoniae and Pseudomonas aeruginosa. Molecular medical microbiology: Elsevier; 2015. p. 1547-64. [DOI:10.1016/B978-0-12-397169-2.00087-1]
3. LaBauve AE, Wargo MJ. Growth and laboratory maintenance of Pseudomonas aeruginosa. Current protocols in microbiology. 2012;Chapter 6:Unit 6E.1. [DOI:10.1002/9780471729259.mc06e01s25] [PMID] [PMCID]
4. Yousefi-Avarvand A, Khashei R, Sedigh Ebrahim-Saraie H, Emami A, Zomorodian K, Motamedifar M. The Frequency of Exotoxin A and Exoenzymes S and U Genes Among Clinical Isolates of Pseudomonas aeruginosa in Shiraz, Iran. International journal of molecular and cellular medicine. 2015;4(3):167-73.
5. Kroken AR, Chen CK, Evans DJ, Yahr TL, Fleiszig SMJ. The Impact of ExoS on Pseudomonas aeruginosa Internalization by Epithelial Cells Is Independent of fleQ and Correlates with Bistability of Type Three Secretion System Gene Expression. mBio. 2018;9(3). [DOI:10.1128/mBio.00668-18] [PMID] [PMCID]
6. Gellatly SL, Hancock RE. Pseudomonas aeruginosa: new insights into pathogenesis and host defenses. Pathogens and disease. 2013;67(3):159-73. [DOI:10.1111/2049-632X.12033] [PMID]
7. Shaver CM, Hauser AR. Relative contributions of Pseudomonas aeruginosa ExoU, ExoS, and ExoT to virulence in the lung. Infect Immun. 2004;72(12):6969-77. [DOI:10.1128/IAI.72.12.6969-6977.2004] [PMID] [PMCID]
8. Karthikeyan RS, Priya JL, Leal SM, Jr., Toska J, Rietsch A, Prajna V, et al. Host response and bacterial virulence factor expression in Pseudomonas aeruginosa and Streptococcus pneumoniae corneal ulcers. PLoS One. 2013;8(6):e64867. [DOI:10.1371/journal.pone.0064867] [PMID] [PMCID]
9. Subedi D, Vijay AK, Kohli GS, Rice SA, Willcox M. Association between possession of ExoU and antibiotic resistance in Pseudomonas aeruginosa. PLoS One. 2018;13(9):e0204936. [DOI:10.1371/journal.pone.0204936] [PMID] [PMCID]
10. Amirmozafari N, Fallah Mehrabadi J, Habibi A. Association of the Exotoxin A and Exoenzyme S with Antimicrobial Resistance in Pseudomonas Aeruginosa Strains. Arch Iran Med. 2016;19(5):353-8.
11. Rocha AJ, Barsottini MRdO, Rocha RR, Laurindo MV, Moraes FLLd, Rocha SLd. Pseudomonas aeruginosa: virulence factors and antibiotic resistance genes. Brazilian Archives of Biology and Technology. 2019;62. [DOI:10.1590/1678-4324-2019180503]
12. Younes N, Pintus G, Al-Asmakh M, Rasool K, Younes S, Calzolari S, et al. "Safe" Chitosan/Zinc Oxide Nanocomposite Has Minimal Organ-Specific Toxicity in Early Stages of Zebrafish Development. ACS biomaterials science & engineering. 2020;6(1):38-47. [DOI:10.1021/acsbiomaterials.8b01144] [PMID]
13. García-Lara B, Saucedo-Mora M, Roldán-Sánchez JA, Pérez-Eretza B, Ramasamy M, Lee J, et al. Inhibition of quorum-sensing-dependent virulence factors and biofilm formation of clinical and environmental Pseudomonas aeruginosa strains by ZnO nanoparticles. Letters in applied microbiology. 2015;61(3):299-305. [DOI:10.1111/lam.12456] [PMID]
14. Lee JH, Kim YG, Cho MH, Lee J. ZnO nanoparticles inhibit Pseudomonas aeruginosa biofilm formation and virulence factor production. Microbiological research. 2014;169(12):888-96. [DOI:10.1016/j.micres.2014.05.005] [PMID]
15. Igawa G, Casey M, Sawabe E, Nukui Y, Okugawa S, Moriya K, et al. Comparison of agar dilution and broth microdilution methods for Clostridium difficile antimicrobial susceptibility testing. Journal of global antimicrobial resistance. 2016;7:43-5. [DOI:10.1016/j.jgar.2016.07.007] [PMID]
16. Spilker T, Coenye T, Vandamme P, LiPuma JJ. PCR-based assay for differentiation of Pseudomonas aeruginosa from other Pseudomonas species recovered from cystic fibrosis patients. Journal of clinical microbiology. 2004;42(5):2074-9. [DOI:10.1128/JCM.42.5.2074-2079.2004] [PMID] [PMCID]
17. Wargo MJ, Hogan DA. Examination of Pseudomonas aeruginosa lasI regulation and 3-oxo-C12-homoserine lactone production using a heterologous Escherichia coli system. FEMS microbiology letters. 2007;273(1):38-44. [DOI:10.1111/j.1574-6968.2007.00773.x] [PMID]
18. Macin S, Akyon Y. Phenotypic and genotypic virulence factors in Pseudomonas aeruginosa strains according to pigment presence. ACTA MEDICA MEDITERRANEA. 2017;33(6):1033-8.
19. Amirmozafari N, Fallah Mehrabadi J, Isazadieh K, Habibi A. Molecular analysis of exotoxin A associated with antimicrobial resistance of Pseudomonas aeruginosa strains isolated from patients in Tehran hospitals. Iranian Journal of Medical Microbiology. 2015;8(4):36-43.
20. Calvo P, Remunan‐Lopez C, Vila‐Jato JL, Alonso M. Novel hydrophilic chitosan‐polyethylene oxide nanoparticles as protein carriers. Journal of applied polymer science. 1997;63(1):125-32.
https://doi.org/10.1002/(SICI)1097-4628(19970103)63:1<125::AID-APP13>3.0.CO;2-4 [DOI:10.1002/(SICI)1097-4628(19970103)63:13.0.CO;2-4]
21. Haase M, Weller H, Henglein A. Photochemistry and radiation chemistry of colloidal semiconductors. 23. Electron storage on zinc oxide particles and size quantization. The Journal of Physical Chemistry. 1988;92(2):482-7. [DOI:10.1021/j100313a047]
22. Parvekar P, Palaskar J, Metgud S, Maria R, Dutta S. The minimum inhibitory concentration (MIC) and minimum bactericidal concentration (MBC) of silver nanoparticles against Staphylococcus aureus. Biomaterial investigations in dentistry. 2020;7(1):105-9. [DOI:10.1080/26415275.2020.1796674] [PMID] [PMCID]
23. Luo J, Kong JL, Dong BY, Huang H, Wang K, Wu LH, et al. Baicalein attenuates the quorum sensing-controlled virulence factors of Pseudomonas aeruginosa and relieves the inflammatory response in P. aeruginosa-infected macrophages by downregulating the MAPK and NFκB signal-transduction pathways. Drug design, development and therapy. 2016;10:183-203. [DOI:10.2147/DDDT.S97221] [PMID] [PMCID]
24. Livak KJ, Schmittgen TD. Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2(-Delta Delta C(T)) Method. Methods. 2001;25(4):402-8. [DOI:10.1006/meth.2001.1262] [PMID]
25. Janjua HA, Segata N, Bernabò P, Tamburini S, Ellen A, Jousson O. Clinical populations of Pseudomonas aeruginosa isolated from acute infections show a wide virulence range partially correlated with population structure and virulence gene expression. Microbiology (Reading, England). 2012;158(Pt 8):2089-98. [DOI:10.1099/mic.0.056689-0] [PMID]
26. Kumar S, Koh J. Physiochemical, optical and biological activity of chitosan-chromone derivative for biomedical applications. Int J Mol Sci. 2012;13(5):6102-16. [DOI:10.3390/ijms13056102] [PMID] [PMCID]
27. Trung TS, Thein-Han WW, Qui NT, Ng CH, Stevens WF. Functional characteristics of shrimp chitosan and its membranes as affected by the degree of deacetylation. Bioresource technology. 2006;97(4):659-63. [DOI:10.1016/j.biortech.2005.03.023] [PMID]
28. Julkapli NM, Ahmad Z, Akil HM, editors. X‐Ray Diffraction Studies of Cross Linked Chitosan With Different Cross Linking Agents For Waste Water Treatment Application. AIP Conference Proceedings; 2010: American Institute of Physics. [DOI:10.1063/1.3295578]
29. Soleimani H, Baig MK, Yahya N, Khodapanah L, Sabet M, Demiral BM, et al. Synthesis of ZnO nanoparticles for oil-water interfacial tension reduction in enhanced oil recovery. Applied Physics A. 2018;124(2):1-13. [DOI:10.1007/s00339-017-1510-4]
30. Lustriane C, Dwivany FM, Suendo V, Reza M. Effect of chitosan and chitosan-nanoparticles on post harvest quality of banana fruits. Journal of Plant Biotechnology. 2018;45(1):36-44. [DOI:10.5010/JPB.2018.45.1.036]
31. Rosyada A, Sunarharum W, Waziiroh E, editors. Characterization of chitosan nanoparticles as an edible coating material. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science; 2019: IOP Publishing. [DOI:10.1088/1755-1315/230/1/012043]
32. Rajendran SP, Sengodan K. Synthesis and characterization of zinc oxide and iron oxide nanoparticles using Sesbania grandiflora leaf extract as reducing agent. Journal of Nanoscience. 2017;2017. [DOI:10.1155/2017/8348507]
33. Mallakpour S, Madani M. Use of silane coupling agent for surface modification of zinc oxide as inorganic filler and preparation of poly (amide-imide)/zinc oxide nanocomposite containing phenylalanine moieties. Bulletin of Materials Science. 2012;35(3):333-9. [DOI:10.1007/s12034-012-0304-8]
34. Handore K, Bhavsar S, Horne A, Chhattise P, Mohite K, Ambekar J, et al. Novel green route of synthesis of ZnO nanoparticles by using natural biodegradable polymer and its application as a catalyst for oxidation of aldehydes. Journal of Macromolecular Science, Part A. 2014;51(12):941-7. [DOI:10.1080/10601325.2014.967078]
35. Nagaraju G, Prashanth S, Shastri M, Yathish K, Anupama C, Rangappa D. Electrochemical heavy metal detection, photocatalytic, photoluminescence, biodiesel production and antibacterial activities of Ag-ZnO nanomaterial. Materials Research Bulletin. 2017;94:54-63. [DOI:10.1016/j.materresbull.2017.05.043]
36. Badawy M, Riad OKM, Taher FA, Zaki SA. Chitosan and chitosan-zinc oxide nanocomposite inhibit expression of LasI and RhlI genes and quorum sensing dependent virulence factors of Pseudomonas aeruginosa. International journal of biological macromolecules. 2020;149:1109-17. [DOI:10.1016/j.ijbiomac.2020.02.019] [PMID]
37. Hosseininassab Nodoushan SA, Yadegari S, Moghim S, Isfahani BN, Fazeli H, Poursina F, et al. Distribution of the Strains of Multidrug-resistant, Extensively Drug-resistant, and Pandrug-resistant Pseudomonas aeruginosa Isolates from Burn Patients. Adv Biomed Res. 2017;6:74. [DOI:10.4103/abr.abr_239_16] [PMID] [PMCID]
38. Nikbin VS, Aslani MM, Sharafi Z, Hashemipour M, Shahcheraghi F, Ebrahimipour GH. Molecular identification and detection of virulence genes among Pseudomonas aeruginosa isolated from different infectious origins. Iranian journal of microbiology. 2012;4(3):118-23.
39. Lee NY, Ko WC, Hsueh PR. Nanoparticles in the Treatment of Infections Caused by Multidrug-Resistant Organisms. Front Pharmacol. 2019;10:1153. [DOI:10.3389/fphar.2019.01153] [PMID] [PMCID]
40. Sirelkhatim A, Mahmud S, Seeni A, Kaus NHM, Ann LC, Bakhori SKM, et al. Review on Zinc Oxide Nanoparticles: Antibacterial Activity and Toxicity Mechanism. Nano-micro letters. 2015;7(3):219-42. [DOI:10.1007/s40820-015-0040-x] [PMID] [PMCID]
41. Qi L, Xu Z, Jiang X, Hu C, Zou X. Preparation and antibacterial activity of chitosan nanoparticles. Carbohydrate research. 2004;339(16):2693-700. [DOI:10.1016/j.carres.2004.09.007] [PMID]
42. Ali SG, Ansari MA, Alzohairy MA, Alomary MN, Jalal M, AlYahya S, et al. Effect of Biosynthesized ZnO Nanoparticles on Multi-Drug Resistant Pseudomonas Aeruginosa. Antibiotics (Basel, Switzerland). 2020;9(5). [DOI:10.3390/antibiotics9050260] [PMID] [PMCID]
43. Bayroodi E, Jalal R. Modulation of antibiotic resistance in Pseudomonas aeruginosa by ZnO nanoparticles. Iranian journal of microbiology. 2016;8(2):85-92.
44. Al-Shabib NA, Husain FM, Ahmed F, Khan RA, Ahmad I, Alsharaeh E, et al. Biogenic synthesis of Zinc oxide nanostructures from Nigella sativa seed: Prospective role as food packaging material inhibiting broad-spectrum quorum sensing and biofilm. Sci Rep. 2016;6:36761. [DOI:10.1038/srep36761] [PMID] [PMCID]
45. Cremonini E, Zonaro E, Donini M, Lampis S, Boaretti M, Dusi S, et al. Biogenic selenium nanoparticles: characterization, antimicrobial activity and effects on human dendritic cells and fibroblasts. Microbial biotechnology. 2016;9(6):758-71. [DOI:10.1111/1751-7915.12374] [PMID] [PMCID]
46. Souza RCd, Haberbeck LU, Riella HG, Ribeiro DH, Carciofi BA. Antibacterial activity of zinc oxide nanoparticles synthesized by solochemical process. Brazilian Journal of Chemical Engineering. 2019;36:885-93. [DOI:10.1590/0104-6632.20190362s20180027]
47. Saleh MM, Sadeq RA, Latif HKA, Abbas HA, Askoura M. Zinc oxide nanoparticles inhibits quorum sensing and virulence in Pseudomonas aeruginosa. Afr Health Sci. 2019;19(2):2043-55. [DOI:10.4314/ahs.v19i2.28] [PMID] [PMCID]
48. Prateeksha, Rao CV, Das AK, Barik SK, Singh BN. ZnO/Curcumin Nanocomposites for Enhanced Inhibition of Pseudomonas aeruginosa Virulence via LasR-RhlR Quorum Sensing Systems. Molecular pharmaceutics. 2019;16(8):3399-413. [DOI:10.1021/acs.molpharmaceut.9b00179] [PMID]
49. Singh BR, Singh BN, Singh A, Khan W, Naqvi AH, Singh HB. Mycofabricated biosilver nanoparticles interrupt Pseudomonas aeruginosa quorum sensing systems. Sci Rep. 2015;5:13719. [DOI:10.1038/srep13719] [PMID] [PMCID]
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
