The effect of arachidonic acid on lipid metabolism and biofilm formation of two closely related Candida species
Loading...
Files
Date
2008-11
Authors
Ells, Ruan
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
University of the Free State
Abstract
English: Candida albicans and C. dubliniensis are two closely related species that are important opportunistic pathogens causing serious infections. These serious infections are increasing because of the increase in immunocompromised patients. Candida albicans and C. dubliniensis share many phenotypic characteristics that make it difficult to differentiate between them, especially in a clinical sample. As a result several identification techniques, based on phenotypic characteristics, have been developed to differentiate between these Candida species. The aim of this study was to use current identification techniques to characterise selected C. albicans and C. dubliniensis strains in order to select strains that are phenotypically dissimilar. The methods used in this study include fluorescence on methylene blue agar plates, chlamydospore production on tobacco and sunflower seed husk agar plates, the germ tube test and growth at elevated temperatures. The growth of planktonic cells as well as biofilm production was also determined by the Klett-Summerson photoelectric colorimeter and by the use of crystal violet stain respectively. Virulence factors that have been studied include the production of hydrolytic enzymes i.e. lipase and phospholipase activity as well as the percentage hydrophobicity. The results obtained indicated that there is overlap in phenotypic characteristics of these species. However, it was possible to select three phenotypically dissimilar strains.
Afrikaans: Candida albicans en C. dubliniensis is twee nabyverwante patogeniese gisspesies, wat verskeie fenotipiese eienskappe in gemeen het. Dit maak dit moeilik om tussen die twee spesies te onderskei, veral in kliniese monsters. As gevolg hiervan is identifikasietegnieke, gebaseer op fenotipiese eienskappe, ontwikkel. In hierdie studie is daar van die tegnieke en virulensiefaktore gebruik gemaak om stamme wat aan die spesies behoort, te karakteriseer en sodoende fenotipies verskillende stamme te selekteer vir gebruik in verdere studies. Dit was gedoen om te bepaal of die effek van arachidoonsuur (20:4) op hierdie stamme dieselfde is, alhoewel hulle fenotipies verskil. Candida albicans en C. dubliniensis is in staat om biofilms, wat ʼn belangrike rol speel tydens infeksies, te vorm. Tydens C. albicans infeksies word 20:4, ʼn lang-ketting poli-onversadigde vetsuur uit die fosfolipiede van die geïnfekteerde gasheer se sel membraan vrygestel. Dit dien dan as koolstofbron en as voorloper vir eikosanoïedproduksie. In literatuur is daar teenstrydige resultate in verband met die effek van 20:4 op die groei en morfogenese in C. albicans. Boonop is die effek van 20:4 op die groei en morfologie van C. dubliniensis nog onbekend. Deur mikroskopiese ondersoek en ensiemaktiwiteitstoetse is bevind dat 1 mM 20:4 min tot geen effek op die groei en metaboliese aktiwiteit van planktoniese selle en biofilms asook op die morfologie en lewensvatbaarheid van selle in die biofilm het nie. Die opname van lang-ketting poli-onversadigde vetsure deur giste is noodsaaklik vir gebruik as metaboliese energiebronne, sellulêre boustene en vir die produksie van seinmolekules. Daar is egter geen bepaalde studies wat die opname en sellulêre metabolisme van 20:4 deur die patogeniese giste aandui nie. Die opname en inkorporasie van 20:4 deur planktoniese selle en biofilms van die geselekteerde C. albicans en C. dubliniensis stamme is dus bestudeer. Dit is gedoen deur die oorblywende en sellulêre lipiede van planktoniese selle en biofilms, gegroei in die teenwoordigheid en afwesigheid van 20:4, te analiseer m.b.v. gaschromatografie en gaschromatografiemassaspektrometrie. Die resultate het variasie in die opname en inkorporasie van 20:4 in die veskillende lipied fraksies tussen stamme van planktoniese selle en biofilms aangedui. Daarby is eikosanoïede, geproduseer deur biofilms in die teenwoordigheid van 20:4, ontrek en is dit bevind dat al die stamme in 157 staat is om 3-hidroksievetsure vanaf 20:4 te produseer. Arachidoonsuur word in die fosfolipiede van giste ingebou en beïnvloed daardeur die versadiging in die selmembrane. Daar is aangedui dat die effektiwiteit van antifungale kan afhang van die vlak van onversadiging en die ergosterolinhoud van die membrane. Dus is die effek van 20:4 op die selmembrane en die vatbaarheid van C. albicans en C. dubliniensis biofilms teenoor amfoterisien B en klotrimazool bepaal. Dit is gedoen deur konfokale laserskandeermikroskopie, bepaling van die mitochondriale metabolisme, onversadiging van die fosfolipiedfraksies en die ergosterolinhoud in die membrane van biofilms gegroei in die teenwoordigheid en afwesigheid van 20:4. Die resultate het aangedui dat 20:4 die onversadiging van die fosfolipiede en die ergosterolinhoud van die tipestamme van C. albicans en C. dubliniensis beïnvloed, asook lei tot ʼn verhoging in die vatbaarheid vir die antifungale. Voor-behandeling van biofilms met lang-ketting poli-onversadigde vetsure mag dus lei tot die vermindering in die dosis antifungaal benodig om die biofilms te inhibeer.
Afrikaans: Candida albicans en C. dubliniensis is twee nabyverwante patogeniese gisspesies, wat verskeie fenotipiese eienskappe in gemeen het. Dit maak dit moeilik om tussen die twee spesies te onderskei, veral in kliniese monsters. As gevolg hiervan is identifikasietegnieke, gebaseer op fenotipiese eienskappe, ontwikkel. In hierdie studie is daar van die tegnieke en virulensiefaktore gebruik gemaak om stamme wat aan die spesies behoort, te karakteriseer en sodoende fenotipies verskillende stamme te selekteer vir gebruik in verdere studies. Dit was gedoen om te bepaal of die effek van arachidoonsuur (20:4) op hierdie stamme dieselfde is, alhoewel hulle fenotipies verskil. Candida albicans en C. dubliniensis is in staat om biofilms, wat ʼn belangrike rol speel tydens infeksies, te vorm. Tydens C. albicans infeksies word 20:4, ʼn lang-ketting poli-onversadigde vetsuur uit die fosfolipiede van die geïnfekteerde gasheer se sel membraan vrygestel. Dit dien dan as koolstofbron en as voorloper vir eikosanoïedproduksie. In literatuur is daar teenstrydige resultate in verband met die effek van 20:4 op die groei en morfogenese in C. albicans. Boonop is die effek van 20:4 op die groei en morfologie van C. dubliniensis nog onbekend. Deur mikroskopiese ondersoek en ensiemaktiwiteitstoetse is bevind dat 1 mM 20:4 min tot geen effek op die groei en metaboliese aktiwiteit van planktoniese selle en biofilms asook op die morfologie en lewensvatbaarheid van selle in die biofilm het nie. Die opname van lang-ketting poli-onversadigde vetsure deur giste is noodsaaklik vir gebruik as metaboliese energiebronne, sellulêre boustene en vir die produksie van seinmolekules. Daar is egter geen bepaalde studies wat die opname en sellulêre metabolisme van 20:4 deur die patogeniese giste aandui nie. Die opname en inkorporasie van 20:4 deur planktoniese selle en biofilms van die geselekteerde C. albicans en C. dubliniensis stamme is dus bestudeer. Dit is gedoen deur die oorblywende en sellulêre lipiede van planktoniese selle en biofilms, gegroei in die teenwoordigheid en afwesigheid van 20:4, te analiseer m.b.v. gaschromatografie en gaschromatografiemassaspektrometrie. Die resultate het variasie in die opname en inkorporasie van 20:4 in die veskillende lipied fraksies tussen stamme van planktoniese selle en biofilms aangedui. Daarby is eikosanoïede, geproduseer deur biofilms in die teenwoordigheid van 20:4, ontrek en is dit bevind dat al die stamme in 157 staat is om 3-hidroksievetsure vanaf 20:4 te produseer. Arachidoonsuur word in die fosfolipiede van giste ingebou en beïnvloed daardeur die versadiging in die selmembrane. Daar is aangedui dat die effektiwiteit van antifungale kan afhang van die vlak van onversadiging en die ergosterolinhoud van die membrane. Dus is die effek van 20:4 op die selmembrane en die vatbaarheid van C. albicans en C. dubliniensis biofilms teenoor amfoterisien B en klotrimazool bepaal. Dit is gedoen deur konfokale laserskandeermikroskopie, bepaling van die mitochondriale metabolisme, onversadiging van die fosfolipiedfraksies en die ergosterolinhoud in die membrane van biofilms gegroei in die teenwoordigheid en afwesigheid van 20:4. Die resultate het aangedui dat 20:4 die onversadiging van die fosfolipiede en die ergosterolinhoud van die tipestamme van C. albicans en C. dubliniensis beïnvloed, asook lei tot ʼn verhoging in die vatbaarheid vir die antifungale. Voor-behandeling van biofilms met lang-ketting poli-onversadigde vetsure mag dus lei tot die vermindering in die dosis antifungaal benodig om die biofilms te inhibeer.
Description
Keywords
Amphotericin B, Antifungal, Arachidonic acid, Biofilms, Clotrimazole, Eicosanoids, Fatty acid, Metabolic activity, Phenotypic characteristics, Phospholipids, Planktonic cells, Lipids -- Metabolism, Candida, Dissertation (M.Sc. (Microbial, Biochemical and Food Biotechnology))--University of the Free State, 2008