Andrej Sfeyer'
Interakcije med mikrobi
Interactions among Microbes
IZVLEČEK
KLJUČNE BESEDE: bakterije, signal prenos, feromoni, celica komunikacijo
Pregledni članek obravnava interakcije v zapleteni mikrobni združbi in razlaga nekatere vidike komuniciranja, kakor tudi interakcije med različnimi medicinsko pomembnimi bakterijami. Mikrobi lahko pozitivno vplivajo drug na drugega in s tem sodelovanjem uspešno premagujejo neugodne razmere v določenem okolju. Vpliv interakcij je lahko tudi negativen, saj številne bakterije in glive s svojimi produkti zavirajo rast ali celo uničijo drugo mikrobno celico. Preučevanje teh vplivov je lahko velikega pomena pri iskanju novih alternativnih snovi proti mikrobom za zdravljenje bolezni, ki jih povzročajo.
ABSTRACT
KEY WORDS: bacteria, signal transduction, pheromones, cell communication
This review discusses interactions in the complex microbial population and explains some views on communication within the population of medically important microbes. Interactions 37 between various microbes can help them survive in an unfavourable environment, but the influence of microbial interactions can also be negative. Some bacterial and fungal excretion products exert an inhibitory action on other microbes. Investigation of these interactions can be useful for finding alternative antimicrobial agents. This is of great importance in regard to antimicrobial activity and treatment of infectious diseases.
1 Andrej Steyer, univ. dipl. mikrobiolog, Inštitut za mikrobiologijo in imunologijo, Medicinska fakulteta, Univerza v Ljubljani, Zaloška 4, 1000 Ljubljana.
UVOD
Dolgo časa so bakterije obravnavali kot samostojne celice z osnovno in edino nalogo, da poiščejo ustrezno hranilno molekulo in jo po metabolni poti predelajo ter izločijo končne produkte metabolnih poti. Z razvojem molekularne biologije, biokemije in mikrobne genetike se je znanje o mikrobih nasploh močno povečalo. Prav tako so znanstveniki pridobili širši vpogled v celotno mikrobiologijo. Postalo je vse bolj jasno, da mikrobi vplivajo drug na drugega, bodisi na pozitiven ali negativen način. Značilen primer je Fle-mingovo odkritje antibiotika, ko je po nesreči kontaminiral bakterijsko gojišče z glivo Pénicillium notatum in videl zavirajoč učinek plesni na bakterije. Prava revolucija v mikrobiologiji je bila odkritje sporočanja med bakterijami, imenovanega Quorum sensing (QS). Odkrili so, da bakterije z izločanjem signalnih molekul ob ustrezno veliki gostoti spremenijo vzorec izražanja genov. V medicinski bakteriologiji je to velikega pomena, saj prav to inducira virulenco (1). Velik pomen ima tudi prenos genetskega materiala med 38 bakterijami. Ta proces poteka tako med sorodnimi kot manj sorodnimi bakterijskimi vrstami, največkrat pa je pod kontrolo QS (2). V bakteriologiji so odkrili še en presenetljiv način medsebojnega sporočanja, ki poteka s feromoni (3). Seveda pa v mikrobnem eko-sistemu obstaja tudi interakcija na nivoju presnovkov, t. i. metabolno komuniciranje. Metabolne produkte enega mikroba lahko naprej uporabi drug mikrob, s čimer se ustvari specifična mikrobna združba glede na metabolne sposobnosti mikrobov (4). Mikrobov torej ne moramo obravnavati kot posameznih celic, ampak kot pravo združbo celic, ki se odzivajo na okolje ter delujejo uravnano, usmerjeno in nenaključno.
SIGNALIZIRANJE IN KOMUNIKACIJA MED MIKROBI
Quorum sensing
QS je način komunikacije med bakterijami in zaznavanje gostote bakterijskih celic s signalno molekulo, ki jo bakterije sintetizirajo in sproščajo v okolje. Signalna molekula ali
samosprožitelj (avtoinducer) se razlikuje med po Gramu negativnimi in po Gramu pozitivnimi bakterijami (5).
Začetki odkrivanja segajo v šestdeseta leta 20. stoletja, ko so ta sistem prvič zaznali pri Vibrio fisheri, ki s signalno molekulo sproži bioluminiscenco (tvorbo svetlobe). Ta sistem pri Vibrio fisheri uporabljajo kot model razlage za QS. V Vibrio fisheri sta produkta genov luxR/luxI ključna za bioluminiscenco. Gen luxR kodira transkripcijski aktivator lux operona. Ta operon vsebuje gene, katerih produkti so vključeni v bioluminiscenco. Gen luxI kodira sintazo samosprožitelja ali signalne molekule, ki je v tem primeru homoserin-lakton. Ko koncentracija bakterij in s tem koncentracija signalne molekule naraste, se le-ta prenese v celico, kjer ob vezavi na protein LuxR sproži prepisovanje lux operona. LuxR je le ob vezavi s signalno molekulo sposoben sprožiti prepisovanje lux operona (1).
QS pri po Gramu negativnih bakterijah
Pri velikem številu različnih rodov po Gramu negativnih bakterij so odkrili homologe genov luxR/luxI (1). QS pri po Gramu negativnih bakterijah temelji na signalni molekuli, ki je v večini primerov aciliran homoserinlakton. Ta se prenese v bakterijsko celico, kjer ob vezavi na aktivator transkripcije omogoča prepisovanje določenih genov, katerih prepisovanje je pod nadzorom QS-sistema (5, 6).
Kot primer QS je pri po Gramu negativnih bakterijah največkrat opisan sistem pri Pseudomonas aeruginosa. Pri tej bakteriji so do sedaj odkrili dva QS-sistema. Prvi se imenuje Las QS-sistem. Homolog gena luxl je v tem primeru gen lasi, saj kodira sintazo homoserinlaktona (3-okso-C12-homoserin-lakton). Homolog gena luxR pa je lasR in kodira aktivator transkripcije številnih genov, vključenih v virulenco bakterije, npr. elasta-za, proteaza LasA, eksotoksin A. Prav tako LasR ob vezavi s signalno molekulo sproži prepisovanje gena za transkripcijski aktivator RhlR in sintazo signalne molekule RhlI, ki sta sestavini drugega QS-sistema (Rhl QS-si-stem). Signalna molekula za Rhl QS-sistem se razlikuje od signalne molekule Las QS-si-stema in je C4-homoserinlakton. Signalna molekula Las QS-sistema ni sposobna aktivirati Rhl QS-sistem in obratno. Lahko pa
signalna molekula Las QS-sistema tekmuje za vezavo na transkripcij ski aktivator Rhl QS-sistema in s tem onemogoča vezavo Rhl-signalne molekule in sprožitev Rhl QS-si-stema. Oba sistema torej delujeta v hierarhični ureditvi, pri čemer je Las QS-sistem dominanten. Avtorji ugotavljajo, da je to zaporedno delovanje obeh QS-sistemov pomembno pri postopnem in časovno usklajenem izražanju virulenčnih dejavnikov (5, 6).
QS pri po Gramu pozitivnih bakterijah
QS pri po Gramu pozitivnih bakterijah se po naravi signalne molekule razlikuje od QS, ki je opisan pri po Gramu negativnih bakterijah. V tem primeru je signalna molekula kratek peptid. Po prevajanju se preoblikuje in sprosti v zunanjost celice. Te molekule potem ne preidejo v celico, ampak se vežejo na transmembranski encim, histidinsko kinazo, ki je del dvokomponentnega sistema. Ta namreč fosforilira v notranjosti bakterijske celice odzivni regulator. Odzivni regulator po fos-forilaciji lahko sam deluje kot transkripcijski aktivator ali pa naprej fosforilira in s tem aktivira drug dejavnik transkripcije (7).
Primer QS-sistema po Gramu pozitivnih bakterij je pri bakteriji Staphylococcus aureus. Edini do sedaj znan QS-sistem pri Staphylococcus aureus je sistem agr, ki ga kodira operon agrBCDA. Sestavljen je iz dvokompo-nentnega sistema za posredovanje signala v celico (AgrC/AgrA) ter sistema za tvorbo signalne molekule. V celici se sintetizira kratek peptid AgrD, ki ga encim AgrB spremeni v aktiven oktapeptid. Ta signalna molekula se sedaj prenese v zunanjost bakterijske celice. Ko koncentracija signalne molekule v zunanjosti naraste, se le-ta veže na zunanji del transmembranskega proteina AgrC. Ob tej vezavi se AgrC avtofosforilira in prenese fosfatno skupino na odzivni regulator - AgrA, ki stimulira prepisovanje molekule RNAIII. Ta molekula deluje kot transkripcijski aktivator za številne gene, vključene v virulenco bakterije (7).
Odkrili so, da obstajajo različni tipi signalne molekule. Signalne molekule istih tipov so sposobne navzkrižne aktivacije QS-sistema pri različnih sevih bakterije Staphylococcus aureus z istim tipom signalne molekule. Ugotovili so tudi, da signalne molekule enega tipa zavira-
jo sprožitev virulence pri bakterijskih sevih drugih tipov (7).
Feromoni
Feromone so v sedemdesetih letih 20. stoletja prvič odkrili pri Enterococcus faecalis, ko so preučevali konjugativni prenos plazmidov. Komunikacija bakterij s feromoni je ključnega pomena za konjugativni prenos genetskega materiala in s tem tudi za prenos genetskih zapisov za virulenčne dejavnike, ki se lahko širijo med bakterijami. Feromoni so hidrofob-ni linearni peptidi iz 7- ali 8-aminokislinskih ostankov in so kodirani na kromosomu. Sin-tetizirajo in izločajo jih sevi enterokokov, ki ne nosijo t. i. sex plazmida. Te celice imenujemo receptorske celice. V donorski celici je prisoten sex plazmid, ki ima zapis za adhe-zine za zlepljanje celic in zapise za nekatere druge proteine, ki omogočajo konjugativni prenos sex plazmida iz donorske v receptor-sko celico (dejavniki konjugacije). Ce feromoni niso prisotni, do prenosa ne pride, saj je v donorski celici učinkovit mehanizem zaviranja izražanja genov za dejavnike konjugacije. Feromoni v donorski celici vežejo in blokirajo protein, ki deluje kot zaviralec prepisovanja pozitivnih regulatorjev za izražanje dejavnikov konjugacije. Tako se ob prisotnosti feromonov sproži zlepljanje celic in prenos plazmida iz donorske v receptorsko celico. Bakterijske celice imajo tudi varnostni sistem, ki prepreči prenos plazmida v okolju z nizko koncentracijo celic. Na plazmidu je zapis za inhibitor feromona (angl.: anti-sex pheromo-ne). Feromoni so namreč brez inhibitorja za feromon sposobni že v zelo nizki koncentraciji sprožiti prenos sex plazmida (3, 8, 9).
■k	•	v* • ■	• • •
Drugi načini komunikacije in signaliziranja med mikrobi
Pri mikrobih poznamo še druge načine komunikacije in signaliziranja. Poleg signaliziranja s signalnimi molekulami poznamo še naslednje sisteme:
• izmenjava metabolitov, To je značilno za kompleksne bakterijske združbe, kot tudi za združbe bakterij z nekaterimi evkariontskimi mikrobi (paraziti, glive). Značilen primer je zobni plak, ki ga tvorijo številne različne bakterije. Njihova organizi-
39
40
ranost je poleg specifičnih povezav ligand -receptor pogojena še z metabolnim komuniciranjem (10). Substrat, ki pronica preko biofilma skozi glikokaliks, se na zunanji plasti biofilma v bakterijah metabolno pretvori. Stranski produkt ali končni produkt, ki ga te bakterije sproščajo, je kot začetni substrat v metabolnem procesu drugih bakterij. Na sestavo in organiziranost različnih mikroorganizmov v biofilmu vplivajo metabolne sposobnosti mikrobov in medsebojno prepoznavanje mikrobov pri neposrednih stikih (11).
•	medsebojno prepoznavanje (neposreden stik),
Temelji na povezavah med ligandom in recep-torjem. Ligand je molekula na površini bakterije in se zaradi svoje konformacije in aminokislinskega zaporedja idealno prilega z vezavnim mestom receptorske molekule. Receptor je lahko transmembranski protein, ki se ob vezavi liganda aktivira in v notranjosti celice sproži signal (10). To je samo enostaven prikaz tega dogodka, saj je odziv bakterije rezultat zapletenih in večinoma še nejasnih dogodkov in reakcij, ki se odvijajo v celici.
•	izmenjava genetskega materiala,
To je eden od pomembnejših dogodkov v mikrobnem svetu. Obravnavajo ga kot samostojen pojav v signalizaciji, čeprav je to lahko posledica signaliziranja. To je najbolj preučeno pri bakteriji Bacillus subtilis, ki v gosti bakterijski kulturi v stacionarni fazi rasti postane dovzetna (kompetentna) za privzem tujega genetskega materiala iz okolja. Prenos in sprejem ter priključitev proste DNK iz okolja imenujemo transformacija. Kompetenca kot tudi sporulacija se pri tej bakteriji razvije kot posledica signaliziranja med bakterijami s sistemom QS (12). Genetski material se tako lahko prenaša med bakterijami brez neposrednega stika ali neposredno s konjugacijo. Konjugacija je prenos DNK iz ene bakterijske celice v drugo ob neposrednem stiku dveh bakterij. Pomembno vlogo pri konjugaciji imajo nekateri geni na konju-gativnem plazmidu, ki so odgovorni za konjugativni prenos plazmida (13). Pogost je tudi posredovan prenos - transdukcija, kjer se genetski material prenaša med bakterijami z bakteriofagom (14).
POMEN INTERAKCIJ MED MIKROBI
V naravi so v normalnih pogojih mikrobne združbe z manjšim ali večjim številom različnih mikrobnih vrst. Vprašanje, ki si ga lahko zastavimo, je, ali mikrobi vplivajo drug na drugega in kako. Ali obstaja signaliziranje in sporočanje tudi med različnimi vrstami in rodovi bakterij ter ali to sporočanje presega meje med bakterijami, glivami in paraziti?
Na temo teh vprašanj je bilo opravljenih veliko raziskav. Okvirno bi lahko medsebojni vpliv interakcij med mikrobi razdelili na pozitiven in negativen.
Pozitiven medsebojni vpliv interakcij med mikrobi
Med pozitivne medsebojne vplive spadajo vse interakcije, pri katerih mikrobi pridobijo neko prednost za preživetje v primerjavi z drugimi, ki teh interakcij nimajo.
Prvi takšen primer je indukcija virulence s QS. Pri Pseudomonas aeruginosa se virulenč-ni dejavniki izrazijo šele ob ustrezni gostoti celic, kar je zelo pomembno zaradi večjega učinka. Ce bi jih bakterija izražala od samega začetka okužbe, bi jih naš imunski sistem zgodaj odkril in uspešno odstranil (5). Tako pa se virulenčni dejavniki pojavijo nenadoma, in to pri višji koncentraciji bakterij. Virulenč-ni dejavniki pri Pseudomonas aeruginosa so lahko encimi elastaze, proteaze in tudi pro-teinske molekule z antigenskimi lastnostmi, ki delujejo v našem organizmu kot tujki, npr. eksotoksin A.
Znan je tudi primer komuniciranja med Pseudomonas aeruginosa in Burkholderia cepa-cia. Signalna molekula las QS-sistema pri Pseudomonas aeruginosa lahko deluje tudi na QS-sistem bakterije Burkholderia cepacia, pri čemer poveča sintezo proteaze in inhibira sintezo sideroforov. Obe bakteriji pa lahko soobstajata v biofilmu ob kolonizaciji pljuč, predvsem pri bolnikih s cistično fibrozo (6).
Tudi nastanek biofilma, ki so ga poleg bakterije Pseudomonas aeruginosa sposobne tvoriti še številne druge bakterije, je pod kontrolo QS. Biofilm bakterije v organizmu še dodatno zaščiti pred imunskim odgovorom in zunanjimi vplivi. Dokazali so, da so bakterije v biofilmih veliko bolj odporne proti
antibiotikom. Hkrati je bakterije v biofilmih zelo težko odstraniti, kar v praksi mnogokrat predstavlja veliko težavo, npr. pri zdravljenju bolnikov z vstavljenimi katetri (7, 15).
Pozitiven vpliv mikrobnih interakcij je tudi zagotavljanje ustreznega metabolita v mikrobni združbi. Metabolno sporočanje ni vezano na en sev bakterije ali na eno vrsto bakterij; poteka med različnimi vrstami in rodovi bakterij ter prestopi celo mejo med prokarionti in evkarionti (10).
Med pozitivne vplive bi lahko prav tako prišteli medsebojno sporočanje bakterij s fero-moni. S feromoni npr. bakterija Enterococcus faecalis usmerja prenos genetskega materiala v prejemnika, ki mu lahko dobljena informacija koristi za preživetje v okolju. Pri tem prenosu se ne prenaša le specifični plazmid, ampak se lahko hkrati s plazmidom prenašajo tudi drugi mobilni genetski elementi, npr. transpozoni (3, 8). Ti pogosto nosijo zapise za odpornost proti antibiotikom.
Na nivoju feromonov so odkrili še komuniciranje med različnimi rodovi bakterij. Tak primer je Staphylococcus aureus, ki sintetizi-ra kratek peptid, močno podoben feromonu bakterije Enterococcus faecalis. Ima enak učinek: sproži »zlepljanje« celic in prenos genetskega materiala med njimi (16). Plazmi-di, na katere ima vpliv feromon iz Enterococcus faecalis, ne morejo preiti v Staphylococcus aureus, saj se lahko prenašajo le med bakterijami iste vrste. Tudi pomnoževanje sex plazmida je mogoče le v bakterijah Enterococcus faecalis. Korist, ki ga ima Staphylococcus aureus s sprožitvijo konjugacije v Enterococcus faecalis, je, da lahko prejme od Enterococcus faecalis transpozon. Dokazan je prenos transpozona Tn918 iz Enterococcus faecalis v Staphylococcus aureus (17). S tem odkritjem se je pojavila bojazen, da bi Staphylococcus aureus od Enterococcus faecalis pridobil zapis odpornosti za vankomicin. Ta strah je bil upravičen, saj so leta 2002 v ZDA odkrili za vankomicin odporen sev stafilokoka, katerega genom je vseboval identičen gen (vanA) kot so ga našli pri enterokoku (18).
Negativen medsebojni vpliv interakcij med mikrobi
Že vrsto let raziskujejo učinke probiotikov na naše zdravje. Mikrobna združba v probioti-
kih učinkuje proti različnim patogenom, ki lahko povzročijo poškodbe sluznice sečil, spolovil in prebavil (19-21). Probiotična kultura preprečuje okužbe sluznic z različnimi patogeni. Deluje tako, da (22):
•	prekrije sluznice in s tem prepreči vezanje patogenih mikrobov na receptorje v sluznici;
•	zavira rast patogenih mikrobov z bakterio-cini, bakteriocinom podobnimi snovmi, spremembo pH, stranskimi produkti meta-bolizma;
•	odvzame hranila.
Večina teh domnev še ni dokazana.
Z in vitro poskusi so dokazali protimikrob-no aktivnost kvasovk in laktobacilov iz jogurta proti patogeni bakteriji Helicobacter pylori, ki povzroča razjede v želodčni sluznici, povezujejo pa jo tudi z razvojem raka na želodcu. Najverjetneje gre za topne stranske produkte fermentacije. Z visokotlačno tekočinsko kromatografijo (angl. HPLC - high pressure liquid chromatography) so ugotovili, da so to nekatere organske kisline in etanol. Ne izključujejo pa možnosti antimikrobnega delovanja z bakteriocini, saj laktobacili lahko izločajo različne bakteriocine, ki so učinkoviti tako proti po Gramu pozitivnim kot negativnim bakterijam. Zanimiva je bila ugotovitev, da bodisi kvasovki sami (Kluyveromyces lactis, Issatchen-kia orientalis) ali le laktobacili iz jogurta nimajo tako močnega in učinkovitega antimikrobnega delovanja na Helicobacter pylori, kot če so skupaj v združbi (23).
Pri številnih bakterijah so odkrili sintezo in izločanje bakteriocinov. To so večina linearne proteinske molekule, ki v membranah tvorijo pore ali fizično preprečijo vzpostavljanje vezi med posameznimi enotami peptidoglika-na (preprečijo transglikozilacijo). Bakteriocin ne deluje na bakterijo, ki ga je izločila, ampak na druge bakterije, ki so lahko zelo sorodne bakteriocin producirajoči bakteriji. Bakteriocini so lahko tudi bolj širokospektralni in delujejo na veliko različnih bakterij. Takšen je bakteriocin nizin, ki ga izločajo nekateri sevi bakterije Lactococcus lactis in je do sedaj edini bakteriocin, ki ga uporabljamo kot anti-mikrobno snov, predvsem v prehrambeni industriji (24, 25).
41
42
S študijo, ki so jo naredili na Novi Zelandiji pri otrocih, starih do 5 let, so v nosno--žrelnem prostoru dokazali nekatere strepto-koke, predvsem Streptococcus salivarius, ki producirajo bakteriocinom podobne snovi (angl. BLIS - bacteriocin-like inhibitory substances). BLIS delujejo zaviralno na nekatere patogene bakterije, ki povzročajo pogosto vnetje srednjega ušesa pri otrocih (S. pneumoniae, S. pyogenes, H. influenzae, M. catarrhalis). V kliničnih poskusih so skupini otrok na nosno sluznico z razpršilom nanašali bakterije, ki so izločale BLIS. Glede na kontrolno skupino so ugotovili, da se je pri skupini otrok z nanešeno kulturo bakterij na nosno sluznico, ki so izločale BLIS, pojavnost akutnega vnetja srednjega ušesa znižala (26). Nadaljnje raziskave bodo usmerjene predvsem na ugotavljanje zaščitne vloge teh streptokokov pri akutnem bakterijskem vnetju srednjega ušesa.
Nekatere vrste bakterij kot tudi gliva Cla-viceps purpurea tvorijo širokospektralno antimikrobno molekulo e-poli-L-lizin. Deluje na veliko različnih mikrobov in prav zaradi tega so jo pričeli uporabljati v živilih kot zaščitno sredstvo pred namnoževanjem mikrobov in kvarjenjem živila. Mehanizem delovanja tega lizinskega polimera še ni znan (27).
Najstarejši znan negativni vpliv interakcij med mikrobi je še vedno produkcija antibiotikov. Že zelo zgodaj so odkrili, da nekateri mikrobi (predvsem plesni in nekatere bakterije) v določenih pogojih sintetizirajo antimikrobne snovi. To so s pridom izkoriščali v bioreaktorjih, kjer so te pogoje umetno ustvarili in jih spreminjali, tako da so dobili čim večjo produktivnost uporabnih antimi-krobnih snovi. V ozadju je seveda zapleten sistem komunikacije in interakcije med temi mikrobi ter regulacijski sistem, ki mikrobom omogoča, da sinteza antibiotika poteka v točno določenih pogojih, ko je ta sinteza upravičena in potrebna (28).
ZAKLJUČEK
Ob vseh teh prikazanih dejstvih in znanstvenih dokazih lahko zaključimo, da je mikrobni svet zapleten splet povezav med bakterijami, virusi, glivami in paraziti. Medsebojni odno-
si, kakršne so dolgo pripisovali le evkariont-skim večceličnim organizmom, verjetno veljajo tudi za mikrobne celice.
Medsebojno sporočanje in interakcija ter usklajeno delovanje celic s tem ni več lastnost izključno evkariontskih večceličnih struktur, ampak prav tako lastnost mikrobnih celic. Ti sistemi komuniciranja in signaliziranja med mikrobi so se razvijali skozi evolucijo. Mikrobi so s tem pridobili lastnost prilagajanja na okolje, kar je predstavljalo veliko prednost pri preživetju neugodnih razmer. S tem so se izoblikovale nekatere vrste simbioz in interakcij tudi med filogenetsko manj sorodnimi mikroorganizmi. Mikrobi so se v evoluciji prilagodili celo do take mere, da so zmožni popolnoma spremeniti fiziološke procese v celici ali celo preiti v mirujoče stanje in tvoriti spore. V človeškem organizmu so mikrobi lahko v zelo neugodnih razmerah in tudi na to življenje oz. preživetje znotraj evkariont-skega organizma so se prilagodili. Prav to okolje je za mikrobe signal, ki sproži posebne mehanizme za preživetje. Hkrati si med seboj sporočajo in v najustreznejšem trenutku sintetizirajo virulenčne dejavnike, s katerimi se izognejo uničenju s strani gostitelja in pridobijo hranilne snovi.
Sinteza ter izločanje citocidnih in citostat-skih snovi s strani mikrobov je prav tako pod kontrolo sistemov, s katerimi se mikrobi sporazumevajo med seboj ali zaznavajo pogoje v okolju, v katerem se nahajajo. To jim omogoča uspešno uravnavanje sinteze teh snovi, ki delujejo na druge mikrobe inhibitorno ali mikrobicidno. S tem mikrobi dosežejo največji možni učinek antimikrobnih snovi. Poznavanje regulacije izražanja antimikrobnih snovi že leta uspešno izrabljajo v bioreaktorjih, kjer tudi s pomočjo genskega inženiringa poskušajo doseči čim boljši izkoristek produkcije teh snovi. S tem pridobivajo antimikrobne snovi, ki služijo kot zdravilo pri zdravljenju mikrobnih bolezni.
V prihodnosti bo vedno več raziskav, namenjenih mikrobnim interakcijam. Mehanizmi in tarče teh interakcij nam lahko prinesejo nova spoznanja o odzivu mikrobov na stresne pogoje in o načinu preživetja. Lahko bodo spoznali idealne tarče za delovanje novih generacij antimikrobnih snovi. Poleg neposrednega delovanja na celico in na nje-
no uničenje bi lahko delovali tudi na komunikacijske sisteme. S tem bi preprečili zaznavanje razmer v okolju in medsebojno sporočanje ter interakcijo med mikrobi, s čimer mikrobi velikokrat uspejo prelisičiti gostitelja, da jih ta ni zmožen uničiti in odstraniti. Do sedaj so bile narejene in vitro študije vpliva določenih snovi za preprečevanje komunikacije bakterij s QS-sistemom. Rezultati teh raziskav kažejo, da nekatere od teh snovi učinkovito preprečujejo izražanje virulenčnih dejavnikov, ki so pod nadzorom QS-sistema (29). Klinični poskusi uporabe in terapevtski pomen teh snovi pa še ni preizkušen. Za uničenje patogenega mikroba bi lahko izrabili še negativne vplive interakcij med mikrobi z neko drugo mikrobno celico, ki v gostitelju ne povzroča škode.
Ob odkritju ter začetku široke in masovne uporabe penicilina so mnogi znanstveniki napovedovali nadzor nad bakterijskimi povzročitelji bolezni. Na žalost se je že nekaj let po tem pojavila ovira pri uresničevanju teh napovedi - razvoj in širjenje mehanizmov odpornosti proti penicilinu. Tudi proti novim vrstam antibiotikov, ki so prišli na trg pozneje, so se kmalu pojavili učinkoviti mehanizmi odpornosti. Čeprav se medsebojno sporočanje in interakcija med mikrobi kaže kot zelo učinkovito mesto delovanja antimikrobnih snovi nove generacije, lahko ob pregledu odziva mikrobov na dosedanje antimikrobne snovi pričakujemo tudi v tem primeru podoben odziv. Zato je pomembna racionalna in nadzorovana raba antimikrobnih snovi.
LITERATURA
1.	Fuqua WC, Winans SC, Greenberg EP. Quorum sensing in bacteria: the LuxR-LuxI family of cell density-responsive transcriptional regulators. J Bacterial 1994; 176 (2): 269-75.
2.	Cvitkovitch DG. Genetic competence and transformation in oral streptococci. Crit Rev Oral Bial Med 2001; 12 (3): 217-43.
3.	Saunders JR. Sex pheromones in bacteria. Nature 1978; 275 (5682): 692-4.	_
4.	Shapiro JA. Thinking about bacterial populations as multicellular organisms. Annu Rev Microbial 1998; 52: 81-104. 43
5.	Kievit TR, Iglewski BH. Bacterial quorum sensing in pathogenic relationships. Infect Immun 2000; 68 (9): 4839-49.
6.	Riedel K, Hentzer M, Geisenberger O, Huber B, Steidle A, Wu H, et al. N-Acylhomoserine-lactone-mediated communication between Pseudomonas aeruginosa and Burkholderia cepacia in mixed biofilms. Microbiology 2001; 147: 3249-62.
7.	Vuong C, Gerke C, Somerville GA, Fischer ER, Otto M. Quorum-sensing control of biofilm factors in Staphylococcus epidermidis. J infect dis 2003; 188: 706-18.
8.	Wirth R. Sex pheromones and gene transfer in Enterococcus faecalis. Res Microbiol 2000; 151: 493-96.
9.	Dunny GM, Antiporta MH, Hirt H. peptide pheromone-induced transfer of plasmid pCF10 in Enterococcus faecalis: probing the genetic and molecular basis for specificity of the pheromone response. Peptides 2001; 22: 1529-39.
10.	Kolenbrander PE, Andersen RN, Blehert DS, Egland PG, Foster JS, Palmer RJ. Communication among oral bacteria. Microbiol Mol Biol R 2002; 66 (3): 486-505.
11.	Davey ME, O'Toole GA. Microbial biofilms: from ecology to molecular genetics. Microbiol Mol Biol R2000; 64 (4): 847-867.
12.	Tortosa P, Logsdon L, Kraigher B, Itoh Y, Mandic-Mulec I, Dubnau D. Specificity and genetic polymorphism of the Bacillus competence quorum-sensing system. JBacteriol2001; 183 (2): 451-60.
13.	Pembroke JT, MacMahon C, McGrath B. The role of conjugative transposons in the Enterobacteriaceae. Cell Mol Life Sci 2002; 59 (12): 2055-64.
14.	Davis BM, Waldor MK. Filamentous phages linked to virulence of Vibrio cholerae. Curr Opin Microbiol2003; 6(1): 35-42.
15.	Lewis K. Riddle of biofilm resistance. Antimicrob Agents Ch 2001; 45 (4): 999-1007.
16.	Muscholl-Silberhorn A, Samberger E, Wirth R. Why does Staphylococcus aureus secrete an Enterococcus faeca-lis-specific pheromone? FEMS Microbiol Lett 1997; 157 (2): 261-66.
17.	Poyart C, Trieu-Cuot P. Heterogeneric conjugal transfer of the pheromone-responsive plasmid pIP964 (IncHlyI) of Enterococcus faecalis in the apparent absence of pheromone induction. FEMS Microbiol Lett 1994; 122: 173-79.
18.	Chang S, Sievert DM, Hageman JC, Boulton ML, Tenover FC, Downes FP, et al. Infection with vancomycin-re-sistant Staphylococcus aureus containing the vanA resistance gene. New Engl J Med 2003; 348 (14): 1342-47.
19.	Guarner F, Malagelada JR. Gut flora in health and disease. Lancet 2003; 361: 512-19.
20.	Boris S, Suarez JE, Vazquez F, Barbes C. Adherence of human vaginal lactobacilli to vaginal epithelial cells and interaction with uropathogens. Infect Immun 1998; 66(5): 1985-89.
21.	Sullivan A, Nord CE. The place of probiotics in human intestinal infections. Int JAntimicrob Ag2002; 20: 313-19.
22.	Reid G, Burton J. Use of Lactobacillus to prevent infection by pathogenic bacteria. Microb Inf2002; 4: 319-24.
23.	Oh Y, Osato MS, Han X, Benett G, Hong WK. Folk yoghurt kills Helicobacter pylori. J Appl Microbiol 2002; 93: 1083-88.
24.	Riley MA, Wertz JE. Bacteriocins: evolution, ecology, and application. Annu Rev Microbiol 2002; 56: 117-37.
25.	Joerger RD. Alternatives to antibiotics: bacteriocins, antimicrobial peptides and bacteriophages. PoultSci2003; 82(4): 640-7.
26.	Wals T, Power D, Tagg J. Bacteriocin-like inhibitory substance (BLIS) production by the normal flora of the nasopharynx: potential to protect against otitis media? J Med Microbiol 2003; 52: 829-33.
27.	Nishikawa M, Ogawa K. Distribution of microbes producing antimicrobial e-poly-L-lysine polymers in soil microflora determined by a novel method. Appl Environ Microb 2002; 68 (7): 3575-81.
28.	Padma PN, Rao AB, Yadav JS, Reddy G. Optimization of fermentation conditions for production of glycopep-tide antibiotic vancomycin by Amycolatopsis orientalis. ApplBiochemBiotechnol 2002; 102-103 (1-6): 395-405.
29.	Hentzer M, Givskov M. Pharmacological inhibition of quorum sensing for the treatment of chronic bacterial infections. J Clin Invest 2003; 112 (9): 1300-07.
Prispelo: 15.1.2004
44