MANTARLAR VE BİYOFİLM Dr. Ş. Barçın ÖZTÜRK Adnan Menderes Üniversitesi Tıp Fakültesi Enfeksiyon Hastalıkları ve Klinik Mikrobiyoloji AD
Sürpriiiizz!!! BİYOFİLM 11.12.2015 Mantar Simpozyumu IV-Sorunlar ve Çözümler
Biyofilm Nedir? Biyofilm, canlı veya cansız bir yüzeye yapışarak kendi ürettikleri polisakkarid bir matriks içine gömülü halde yaşayan mikroorganizmaların oluşturduğu topluluktur.
Biyofilm Özellikleri Farklı mikroorganizmaların aynı ortama adapte olması Yakındaki besinleri kullanma Atıkları uzaklaştırma Metabolik hız düzenleme Genetik materyal transferi Yeni odakların kolonizasyon
Tıbbi Açıdan Önemli Biyofilm Oluşturan Mantarlar Candida Aspergillus Cryptococcus Blastoschizomyces Malassezia Fusarium Şant, kalp kapağı Saccharomyces Coccidioides Trichosporon Zygomycetes Pneumocystis Ventrikülo peritoneal şant kateter Kateter, meme implantı, greft 11.12.2015 Mantar Simpozyumu IV-Sorunlar ve Çözümler
11.12.2015 Mantar Simpozyumu IV-Sorunlar ve Çözümler
Proteinler Kitin DNA β-1,3 glukan Karbohidratlar Ekstrasellüler Polimerik Madde (EPS)
11.12.2015 Mantar Simpozyumu IV-Sorunlar ve Çözümler
Biyofilm Oluşumunun Moleküler Temelleri Efluks pompası/azol direnci agregasyon Defektif adezyon Hif gelişimi
Biyofilm Oluşumunun Moleküler Temelleri Planktonik durum ve biyofilm arasında protein profili benzer Biyofilm büyüme modunda birkaç farklı protein #Thomas, DP, et.al. ;2006 ;Proteomics, 6, 5795 804. Alkol dehidrogenaz C.albicans biyofilmi için anahtar düzenleyici #Mukherjee, PK et.al.; 2006; Infect Immun, 74, 3804 16. Hücre duvar mannoproteinlerinin N-glikozilasyonu C.albicans biyofilm gelişiminde anahtar rol #Pierce, CG et.al.; 2009; J Antimicrob Chemother.,63(3):473-9
Mantarlarda Quorum Sensing
Mantarlarda Quorum Sensing Çoğunluğu algılama Sinyal molekülleri ile genetik düzenlemeler, çevreye adaptasyon, virulansın kontrolü, grup motilitesi, çok hücreli yapıların oluşturulması, biyofilmlerin kontrol altına alınması Candida albicans
Mantarlarda Quorum Sensing Farnesol Hif oluşumunu baskılayan sinyal molekülü Hücreyi hidrojen perokside karşı korur Ergosterol sentez bozukluğu Farnesol artışı #Hornby JM et.al.; 2004; Antimicrob Agents Chemother 48: 2305 2307. Anaerobik koşullarda farnesol üretimi # Dumitru R et.al.; 2004;Antimicrob Agents Chemother 48:2350 2354
Mantarlarda Quorum Sensing Farnesol C.albicans biyofilm oluşumunu bloke eder Biyofilm içinde farnesol birikimi kritik yoğunluğa ulaştığında biyofilm dağılır Thyrosol Tirozin derivesi Hif oluşumunu arttır Fenil etanol ve triptofol Yalancı hif oluşumunu
Patojenite Kandida biyofilmi yüksek düzey inflamasyonu kolaylaştırır #Coco, BJ et.al.; 2008; Oral Microbiol Immunol, 23, 377 83. Hwp1 ve Saps mukozal enfeksiyonda önemli #Naglik, J. et.al.; 2004; Cell Microbiol, 6, 915 26. #Naglik, J. et.al.; 2006; J Med Microbiol, 55, 1323 7 PMN-bağımlı bir TLR4 aracılı koruma mekanizması C.albicans biyofilmi MNH IL-1, IL-10 ve MCP-1 Laktoferrin mantar biyofilminde önleyici X bakteri
Yabancı Cisim Enfeksiyonları Kateterler, dental implantlar, ortopedik implantlar, ventriküloperitoneal şantlar, stentler vb fungal biyofilmler için ideal ortam Polimetilmetakrilat, silikon elastomer, poliüretan, polivinil klorür, polipropilen ve polistiren Kandida biyofilmi #Kuhn DM et.al.; 2002; Infect Immun 70:878 888
Yabancı Cisim Enfeksiyonları Yüzey/medium etkileşimi Tükrük akrilik yüzeyde biyofilm oluşumunu arttırır. C. glabrata adezyonunda artma * Durağan yüzeylere Kandida adezyonu ve biyofilm oluşumu iyon konsantrasyonuna bağlı Ca ++ ve Mg ++ gibi divalan iyonlar ile ARTAR Hidrofobisite, elektrostatik yük, yüzeyin pürüzlülüğü * Li L. et.al.; 2010; Mol Oral Microbiol 25:384 390
Pürüzlülük Hidrofobisite
Aspergillus Biyofilmi A. fumigatus İnvazif Pulmoner Aspergilloz (IPA) ve Aspergilloma da EPS içeriğindeki çeşitliliğe bağlı, farklı tipte biyofilm oluşumu Aspergilloma; α-1,3 glukan, galaktomannan galaktozaminogalaktan IPA galaktomannan galaktozaminogalaktan
Aspergillus Biyofilmi Aspergilloma da kalın EPS de gömülü hifler Enfeksiyonun 48. saatinde hiflerde bozulma ve vakuolizasyon IPA da daha ince EPS de gömülü ve daha az elektron-yoğun Hifler birbirleri ile aglütine değildir, ayrı durur Enfeksiyonun 4.-5. gününde bile hifal hücreler canlı Loussert C et.al.; 2010; Cell Microbio 12: 405 410 Müller CF et.al.; 2011; Medical Mycology 49: 96 100
11.12.2015 Mantar Simpozyumu IV-Sorunlar ve Çözümler
Antifungal ajanlar ve hedefleri Ekinokandinler; -glukan sentez inhibisyonu Polyenler; hücre membranında ergosterole bağlanma Azoller; ergosterol sentez inhibisyonu Biyofilmde antifungal ilaç direnci Artmış hücre dansitesi Persister hücreler Sterol içeriğinin değişimi Sesil hücrelerin fizyolojik durumu Matriks Gen ekspresyonu Stres yanıtı
Antifungal Direnç Lipozomal amfoterisin B Ekinokandinler Biyofilm etkinliği #Bachmann, S.P. Et.al.; 2002; Antimicrob Agents Chemother, 46, 3591 6 #Kuhn DM. Et.al.; 2002; Antimicrob Agents Chemother 46, 1773 80.
Antifungal Direnç Kompleks yapı, artmış hücre yoğunluğu EPS antifungal ilaç difüzyonunu azaltır Yüksek doz flukonazole rağmen biyofilm oluşumu #Ramage G. et.al.; 2002;. J Antimicrob Chemother, 49, 973 80. Yavaş büyüme modu XTT bazlı çalışmalarda C.albicans metabolik aktif Gen ekspresyonu Kateter biyofilminde CDR pompa ekspresyonu C.albicans biyofilminde MDR1, CDR1, CDR2, ERG upregülasyonu
Antifungal Direnç Biyofilm oluşumunun ileri evrelerinde ergosterol Hedef molekül C.albicans hücre duvarındaki artmış β-1,3 glukan sesil hücreler ve biyofilm matriksinde flukonazol bağlama Direnç A.fumigatus biyofilminde kompleks yapı MDR4 upregulasyonu Azol tedavisi
Antifungal Direnç Persister hücre teorisi C.albicans, C.krusei, C.parapsilosis C.glabrata, C.tropicalis C.albicans biyofilminde bir subpopulasyonda Amfoterisin B ye direnç
Antibiyofilm Yaklaşımlar Antifungallerin antibiyofilm aktivitesini potensiyalize edecek ajanlar Hsp90 ve calcineurin inhibitörleri DNAz tedavisi Yüksek verimli tarama tekniği ile Klotrimazol biyofilm aktivitesinin potansiyalizasyonu FDA onaylı patentsiz 1200 doğal ürün içinde C.albicans biyofilmini inhibe eden sayılı ürün # Siles, SA et.al.;2013;antimicrob Agents Chemother 57(8):3681-7
Biyomateryaller İçin Antifungal Stratejiler Metal iyonlarının subinhibitör konsantrasyonları hifal geçişi engelleyerek C. albicans ve C. tropicalis biyofilm yapısında değişikliklere neden olur Gümüş iyonları, titanyum, silica nanopartikülleri, demir oksit nanopartikülleri İlaç kaplı biyomateryaller Silika nanopartikülleri içine kovalent bağlı AmpB AmpB içeren çapraz bağlı dekstran akrilat bazlı hidrojeller
Biyomateryaller İçin Antifungal Stratejiler Polimerlerin antifungal aktivitesini arttırıcı değişiklikler Antifungal aktivite gösteren polimerler Silikon elastomer, akrilik resin vb.
11.12.2015 Mantar Simpozyumu IV-Sorunlar ve Çözümler