Vi khuẩn gram âm là gì? Các công bố khoa học về Vi khuẩn gram âm

Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã điều tra các đặc tính kháng khuẩn của các hạt nano bạc có hình dạng khác nhau chống lại vi khuẩn gram âm Escherichia coli , cả trong hệ thống lỏng và trên đĩa thạch. Hình ảnh kính hiển vi điện tử truyền qua lọc năng lượng cho thấy sự thay đổi đáng kể trong màng tế bào sau khi xử lý, dẫn đến cái chết của tế bào. Các tấm nanobạc tam giác cụt với mặt phẳng mạng {111} làm mặt phẳng cơ bản thể hiện tác động tiêu diệt sinh học mạnh nhất, so với các hạt nano hình cầu và hình que và với Ag ⁺ (dưới dạng AgNO ₃ ). Đề xuất rằng kích thước nano và sự xuất hiện của mặt phẳng {111} kết hợp để thúc đẩy thuộc tính tiêu diệt sinh vật này. Theo chúng tôi biết, đây là nghiên cứu so sánh đầu tiên về tính chất diệt khuẩn của các hạt nano bạc có hình dạng khác nhau, và các kết quả của chúng tôi chứng minh rằng các hạt nano bạc tương tác phụ thuộc vào hình dạng với vi khuẩn gram âm E. coli .

Burkholderia pseudomallei là một vi sinh vật được công nhận là mối đe dọa sinh học và là tác nhân gây ra bệnh melioidosis. Vi khuẩn Gram âm này tồn tại như là một sinh vật tự dưỡng trong đất tại các khu vực lưu hành dịch melioidosis trên khắp thế giới và chiếm 20% các trường hợp nhiễm trùng huyết bắt nguồn từ cộng đồng tại Đông Bắc Thái Lan, nơi mà một nửa số người bị nhiễm tử vong. Ở đây, chúng tôi báo cáo về toàn bộ bộ gen của B. pseudomallei , bao gồm hai nhiễm sắc thể có kích thước 4.07 triệu cặp bazơ và 3.17 triệu cặp bazơ, cho thấy sự phân chia chức năng đáng kể của các gen giữa chúng. Nhiễm sắc thể lớn mã hóa nhiều chức năng cốt lõi liên quan đến trao đổi chất trung tâm và tăng trưởng tế bào, trong khi nhiễm sắc thể nhỏ mang nhiều chức năng phụ trợ liên quan đến thích nghi và tồn tại ở các ngách sinh thái khác nhau. So sánh bộ gen với các vi khuẩn gần và xa với B. pseudomallei cho thấy mức độ bảo tồn cấu trúc gen lớn hơn và số lượng gen tương đồng lớn hơn trên nhiễm sắc thể lớn, gợi ý rằng hai đơn vị nhiễm sắc thể này có nguồn gốc tiến hóa khác nhau. Một đặc điểm nổi bật của bộ gen là sự hiện diện của 16 đảo gen (GIs) chiếm tổng cộng 6.1% bộ gen. Phân tích sâu hơn cho thấy các đảo gen này hiện diện biến đổi trong một bộ sưu tập các chủng xâm lược và từ đất nhưng hoàn toàn không có ở sinh vật có quan hệ nhân bản B. mallei . Chúng tôi đề xuất rằng sự thu nhận gen ngang biến đổi bởi B. pseudomallei là một đặc điểm quan trọng của tiến hoá di truyền gần đây và điều này đã dẫn đến một loại loài gây bệnh với di truyền đa dạng.

Các nhiễm trùng do vi khuẩn Gram âm kháng đa thuốc (MDR) đại diện cho một vấn đề sức khỏe toàn cầu chính. Các kháng sinh polymyxin như colistin đã tái xuất hiện như là liệu pháp kháng khuẩn cuối cùng hiệu quả chống lại các mầm bệnh Gram âm kháng đa thuốc, bao gồm Acinetobacter baumannii . Ở đây chúng tôi cho thấy rằng A. baumannii có thể nhanh chóng phát triển khả năng kháng lại các kháng sinh polymyxin bằng việc mất hoàn toàn mục tiêu kết nối ban đầu, thành phần lipid A của lipopolysaccharide (LPS), đã được coi là quan trọng trong việc duy trì sự sống của vi khuẩn Gram âm. Chúng tôi đã đặc trưng 13 dẫn xuất kháng colistin độc lập của chủng loại A. baumannii ATCC 19606 và cho thấy rằng tất cả đều chứa đột biến trong một trong ba gen đầu tiên của đường sinh tổng hợp lipid A: lpxA , lpxC , và lpxD . Tất cả các đột biến này đều dẫn đến việc mất hoàn toàn sản xuất LPS. Hơn nữa, chúng tôi đã cho thấy việc mất LPS xảy ra trong một chủng lâm sàng kháng colistin của A. baumannii . Đây là báo cáo đầu tiên về một vi khuẩn Gram âm thiếu lipopolysaccharide xảy ra một cách tự nhiên.

Nhiều vi khuẩn Gram âm điều chỉnh sự biểu hiện của các tập hợp gen chuyên biệt khi đáp ứng với mật độ quần thể. Cơ chế điều chỉnh này, được gọi là tự định hình (autoinduction) hoặc cảm nhận mật độ quần thể (quorum sensing), dựa trên việc sản xuất bởi vi khuẩn một phân tử tín hiệu nhỏ, dễ khuếch tán gọi là autoinducer. Trong các hệ thống được nghiên cứu kỹ lưỡng nhất, các autoinducer là các dẫn xuất N-acyl hóa của l-homoserine lactone (acyl-HSL). Đặc tính tín hiệu được quy định bởi độ dài và bản chất của sự thay thế tại C-3 của chuỗi bên acyl. Chúng tôi đã đánh giá bốn báo cáo sinh học acyl-HSL, dựa trên tra của Agrobacterium tumefaciens, lux của Vibrio fischeri, las của Pseudomonas aeruginosa, và sản xuất sắc tố của Chromobacterium violaceum, về khả năng phát hiện các tập hợp 3-oxo acyl-HSLs, 3-hydroxy acyl-HSLs, và alkanoyl-HSLs với độ dài chuỗi từ C₄ đến C₁₂. Báo cáo fusion traG::lacZ từ plasmid Ti của A. tumefaciens là thiết bị cảm biến nhạy cảm và linh hoạt nhất trong bốn loại. Sử dụng thiết bị báo cáo này, chúng tôi đã sàng lọc 106 chủng đại diện cho bảy giống vi khuẩn liên kết với thực vật. Phần lớn các chủng Agrobacterium, Rhizobium, và Pantoea cùng khoảng một nửa các chủng Erwinia và Pseudomonas đã cho phản ứng dương tính. Chỉ một vài chủng Xanthomonas tạo ra tín hiệu có thể phát hiện. Chúng tôi đã xác định các acyl-HSLs được sản xuất bởi một phần nhỏ các chủng thông qua sắc ký lớp mỏng. Trong số các pseudomonads và erwinias, phần lớn sản xuất một hoạt động chiếm ưu thế duy nhất phản ánh tính chất của N-(3-oxo-hexanoyl)-l-HSL. Tuy nhiên, một số ít erwinias, cùng với các chủng P. fluorescens và Ralstonia solanacearum, đã sản xuất tín hiệu hoàn toàn khác biệt, bao gồm các dạng 3-hydroxy, cũng như các hợp chất hoạt động đã sắc ký với các tính chất không giống bất cứ tiêu chuẩn nào của chúng tôi. Một vài xanthomonads dương tính, và gần như tất cả các vi khuẩn Agrobacterium, sản xuất một lượng nhỏ hợp chất với các tính chất sắc ký của N-(3-oxo-octanoyl)-l-HSL. Các chi Rhizobium cho thấy sự đa dạng lớn nhất, với một số sản xuất chỉ một tín hiệu và số khác sản xuất đến bảy tín hiệu có thể phát hiện. Một số chủng sản xuất các hợp chất cực kỳ không phân cực cho thấy chuỗi bên acyl rất dài. Việc sản xuất các hợp chất này gợi ý rằng cảm nhận mật độ quần thể là điều phổ biến như một cơ chế điều chỉnh gen giữa các vi khuẩn liên kết với thực vật thuộc nhóm Gram âm.

Plasma vật lý không nhiệt (nhiệt độ thấp) đang được nghiên cứu mạnh mẽ như một phương pháp thay thế để kiểm soát các vết thương bề mặt và nhiễm trùng da khi hiệu quả của các tác nhân hóa học yếu do sự kháng cự tự nhiên của mầm bệnh hoặc màng sinh học. Mục đích của nghiên cứu này là thử nghiệm sự nhạy cảm riêng lẻ của vi khuẩn gây bệnh đối với plasma argon không nhiệt và đo lường hiệu quả của các phương pháp điều trị plasma đối với vi khuẩn trong màng sinh học và trên bề mặt vết thương. Tổng thể, vi khuẩn Gram âm nhạy cảm hơn với điều trị plasma so với vi khuẩn Gram dương. Đối với các vi khuẩn Gram âm như Pseudomonas aeruginosa, Burkholderia cenocepacia và Escherichia coli, không có trường hợp nào sống sót trong số 10⁵ c.f.u. ban đầu sau 5 phút điều trị plasma. Độ nhạy cảm của vi khuẩn Gram dương phụ thuộc vào loài và chủng. Streptococcus pyogenes là loài kháng cự nhất với 17% sống sót trong số 10⁵ c.f.u. ban đầu sau 5 phút điều trị plasma. Staphylococcus aureus có độ kháng phụ thuộc vào chủng với mức sống sót từ 0 đến 10% trong 10⁵ c.f.u. của các chủng Sa 78 và ATCC 6538, tương ứng. Staphylococcus epidermidis và Enterococcus faecium có độ kháng trung bình. Khí argon không ion hóa không có tác dụng diệt khuẩn. Màng sinh học đã phần nào bảo vệ vi khuẩn, với hiệu quả bảo vệ phụ thuộc vào độ dày của màng sinh học. Vi khuẩn trong các lớp sâu hơn của màng sinh học sống sót tốt hơn sau khi điều trị plasma. Một mô hình chuột với một vết thương rạch nông bị nhiễm P. aeruginosa và chủng Staphylococcus aureus nhạy cảm với plasma Sa 78 đã được sử dụng để đánh giá hiệu quả của điều trị plasma argon. Một liệu trình 10 phút đã giảm đáng kể tải lượng vi khuẩn trên bề mặt vết thương. Một liệu trình plasma kéo dài 5 ngày đã loại bỏ P. aeruginosa khỏi động vật được điều trị plasma sớm hơn 2 ngày so với những động vật chứng. Một sự gia tăng có ý nghĩa thống kê về tỷ lệ đóng vết thương đã được quan sát thấy ở các động vật được điều trị plasma sau ngày thứ ba của liệu trình. Quá trình lành vết thương ở các động vật được điều trị plasma đã chậm lại sau khi liệu trình kết thúc. Tổng thể, kết quả cho thấy tiềm năng lớn của plasma argon không nhiệt trong việc loại bỏ vi khuẩn gây bệnh khỏi màng sinh học và bề mặt vết thương.

Quinolones là một nhóm các chất kháng khuẩn đã được phát hiện tình cờ như là những sản phẩm phụ của quá trình tổng hợp chloroquine. Các sửa đổi hóa học, chẳng hạn như sự bổ sung fluor hoặc piperazine, đã dẫn đến sự tổng hợp các fluoroquinolone thế hệ thứ ba và thứ tư, với hoạt động kháng khuẩn phổ rộng chống lại cả vi khuẩn hiếu khí hoặc kỵ khí, vi khuẩn Gram-dương hoặc Gram-âm. Hiệu quả và việc sử dụng rộng rãi quinolone và fluoroquinolone đã dẫn đến sự gia tăng kháng thuốc toàn cầu ổn định, được trung gian hóa thông qua đột biến gen, thay đổi trong quá trình thải ra hoặc màng tế bào và kháng thuốc do plasmid chuyển giao. Gen kháng quinolone trung gian plasmid đầu tiên, qnrA1, được phát hiện vào năm 1998. Từ đó, nhiều gen khác đã được xác định và các cơ chế cơ bản của kháng thuốc đã được làm rõ. Bài đánh giá này cung cấp cái nhìn tổng quan về kháng quinolone, đặc biệt nhấn mạnh vào kháng thuốc trung gian plasmid.

Vấn đề kháng kháng sinh đòi hỏi phát triển các loại thuốc chống vi sinh vật phổ rộng mới. Khái niệm về pro-thuốc cho phép các nhà nghiên cứu tìm kiếm các phương pháp mới để có được các loại thuốc hiệu quả với các đặc tính dược động học và dược lý học được cải thiện. Thiosulfinates, được hình thành enzymatic từ sulfoxide của amino acid khi nghiền nát tế bào của thực vật thuộc chi Allium, được biết đến như những hợp chất chống vi sinh. Tính không ổn định và độ phản ứng cao của thiosulfinates làm phức tạp việc sử dụng chúng như các hợp chất chống vi sinh riêng lẻ. Chúng tôi đề xuất một cặp hoạt tính dược lý bổ sung: một pro-thuốc sulfoxide của amino acid và methionine-lyase phụ thuộc vào vitamin B6, điều này chuyển hóa nó trong cơ thể bệnh nhân. Enzyme xúc tác cho các phản ứng loại bỏ - và - của sulfoxide, tương tự của L-methionine và L-cysteine, dẫn đến hình thành thiosulfinates. Trong công trình này, chúng tôi đã sao chép gen enzyme từ Clostridium sporogenes. Các dạng ion và tautomeric của aldimine nội bộ đã được xác định nhờ phân tích lognormal deconvolution quang phổ holoenzyme và các thông số xúc tác của enzyme tái tổ hợp trong các phản ứng loại bỏ - và - của các amino acid, và một số sulfoxide của amino acid đã được thu được. Lần đầu tiên, khả năng sử dụng enzyme để chuyển đổi hiệu quả sulfoxides đã được thiết lập và hoạt tính kháng vi sinh của thiosulfinates chống lại vi khuẩn Gram âm và Gram dương trong tình huống thực tế đã được chứng minh.