All posts by Postępy Mikrobiologii

CARBAPENEMASE OF INTESTINAL RODS – THE BEGINNING OF POST-ANTIBIOTIC ERA?

KARBAPENEMAZY PAŁECZEK JELITOWYCH – POCZĄTEK ERY POST-ANTYBIOTYKOWEJ?
Sylwia Joanna Chmielewska, Katarzyna Leszczyńska

PDF

Abstract: In recent years in Poland as well as globally at an alarming rate, the number of bacteria producing mechanisms of antibiotic resistance has been increased. The major source of concern is the emergence and dissemination of carbapenem-resistant Enterobacteriaceae (CRE). Carbapenems are considered as last resort drugs for the treatment of multidrug-resistant (MDR) bacterial infections. At the present time the greatest menaces to public health are strains producing KPC (Klebsiella pneumoniae carbapenemases), NDM (New Delhi Metallo-β-lactamase) and OXA-48 (Oxacillinase-48). Carbapenemase-producing Enterobacterales have been resistant to most and sometimes even to all drugs that would be considered for treatment. Therefore, the accurate therapeutic options for the treatment of infections due to CRE strains are limited to the following antibiotics: colistin, tigecycline, fosfomycin, and aminoglycosides. Moreover, combination therapy containing two or more antibiotics has been recommended for the treatment of severe infections caused by carbapenemase-producing Enterobacterales. Due to the rapid spread of carbapenem-resistant strains and the lack of new antibiotic drug development, there is an urgent need to broaden our knowledge regarding antibiotic resistance.

1. Introduction. 2. Carbapenemases. 2.1. Metallo-β-lactamases. 2.2. Class A Carbapenemases. 2.3. Class D Carbapenemases (OXA). 3. Review of antibiotic treatment options of infections due to carbapenem-resistant strains. 3.1. Colistin. 3.2. Fosfomycin. 3.3. Tigecycline. 3.4. Aminoglycosides. 3.5. Carbapenems. 3.6. Mechanism of NDM – likely antibiotic/ chemotherapeutics could be used in the therapy. 3.7. Mechanism of KPC – likely antibiotic/ chemotherapeutics could be used in the therapy. 3.8. Mechanism of OXA-48 – likely antibiotic/ chemotherapeutics could be used in the therapy. 4. Summary

Streszczenie: W ostatnich latach w Polsce jak również na całym świecie w zastraszającym tempie rośnie liczba bakterii wytwarzających mechanizmy oporności na antybiotyki. Głównym problemem jest pojawienie się i rozprzestrzenianie bakterii z rodziny Enterobacteriaceae opornych na karbapenemy (CRE), czyli antybiotyki uznawane za leki ostatniej szansy w leczeniu zakażeń wywołanych przez bakterie wielolekooporne (MDR). W chwili obecnej największe zagrożenie dla zdrowia publicznego stanowią szczepy Enterobacterales wytwarzające mechanizm KPC (Klebsiella pneumoniae carbapenemases), NDM (New Delhi Metallo-β-lactamase) czy OXA-48 (Oxacillinase-48), charakteryzujące się opornością na większość, a czasem nawet na wszystkie możliwe do zastosowania w terapii leki. W związku z powyższym jedynymi skutecznymi opcjami terapeutycznymi w leczeniu zakażeń wywołanych przez szczepy CRE pozostają: kolistyna, tygecyklina, fosfomycyna czy aminoglikozydy. Ponadto, terapia skojarzona obejmująca dwie lub więcej grup antybiotyków zalecana jest w terapii ciężkich infekcji spowodowanych przez szczepy Enterobacterales produkujące karbapenemazy. W związku z gwałtownym rozprzestrzenianiem się szczepów opornych na karbapenemy jak również z brakiem nowych opcji terapeutycznych tak cenna jest wiedza na temat mechanizmów nabywania oporności na antybiotyki.

1. Wstęp. 2. Karbapenemazy. 2.1. Metalo-β-laktamazy. 2.2. Karbapenemazy klasy A. 2.3. Karbapenemazy klasy D (OXA). 3. Przegląd antybiotyków stosowanych w leczeniu zakażeń wywołanych przez szczepy oporne na karbapenemy. 3.1. Kolistyna. 3.2. Fosfomycyna. 3.3. Tygecyklina. 3.4. Aminoglikozydy. 3.5. Karbapenemy. 3.6. Mechanizm NDM – możliwe do zastosowania w terapii antybiotyki/
chemioterapeutyki. 3.7. Mechanizm KPC – możliwe do zastosowania w terapii antybiotyki/chemioterapeutyki. 3.8. Mechanizm OXA-48 – możliwe do zastosowania w terapii antybiotyki/chemioterapeutyki. 4. Podsumowanie

POSSIBILITIES OF PREVENTION AND TREATMENT OF HUMAN CYTOMEGALOVIRUS INFECTIONS INCLUDING NEW DRUGS AND COMPOUNDS WITH POTENTIAL APPLICATION

MOŻLIWOŚCI ZAPOBIEGANIA I LECZENIA ZAKAŻEŃ LUDZKIM WIRUSEM CYTOMEGALII Z UWZGLĘDNIENIEM NOWYCH LEKÓW I ZWIĄZKÓW O POTENCJALNYM ZASTOSOWANIU
Anna Majewska, Beata Młynarczyk-Bonikowska, Magdalena Malejczyk, Sławomir Majewski, Grażyna Młynarczyk

PDF

Abstract: Human Cytomegalovirus (hCMV) or human herpesvirus 5 (HHV5) is one of the most common pathogens. Studies indicate the presence of infection in 60–100% of individuals. The ability to cause asymptomatic, infection and a latency promotes the persistence and spread of the virus. hCMV infection is usually asymptomatic and does not require treatment, but in some cases especially in immunocompromised persons (e.g., transplant recipients, patients with hematological malignancies, untreated HIV infected individuals) symptoms can be serious and life-threatening. The paper presents drugs currently used for treatment or prevention of hCMV infection, as well as the prospect of new treatment options. Currently, ganciclovir or valganciclovir are used as the first-line drugs and foscarnet and cidofovir are used alternatively. These drugs usually allow to control hCMV infections, however, there are important limitations. These include the toxicity and the possibility of the development of resistance, including the cross-resistance to all four drugs because they have a common mechanism of action, inhibition of viral DNA polymerase. Therefore, the creation of new drugs, with different mechanisms of action, lower toxicity and better pharmacokinetic parameters is important. Recently, the new drug, letermovir have been registered. Letermovir acts as hCMV DNA terminase inhibitor and due to the different mechanism of action the drug is active against hCMV strains resistant to DNA polymerase inhibitors, and potentially can act synergistically with them. The other drugs that are in the research stage or clinical studies include: brincidofovir, a cidofovir derivative, maribavir, a competitive inhibitor of ATP, cyclopropavir, a guanosine analog and antiviral peptides.

1. Introduction – epidemiology of hCMV infections and prophylaxis schemes. 2. Drugs approved for use in the prevention and treatment of hCMV infections. 2.1. Nucleoside analogues: ganciclovir and valganciclovir. 2.2. Foscarnet. 2.3. Cidofovir. 2.4. Letermovir. 3. Compounds with potential use in the treatment of hCMV infections. 3.1. Brincidofovir. 3.2. Maribavir. 3.3. Cyclopropavir 3.4. Antiviral peptides. 4. Summary

Streszczenie: Ludzki wirus cytomegalii (hCMV) czyli ludzki herpeswirus 5 (HHV-5) jest jednym z najpowszechniej występujących patogenów. Badania seroepidemiologiczne wykazują obecność zakażenia u 60–100% w zależności od badanej populacji. Zdolność do wywoływania zakażenia bezobjawowego oraz przechodzenia w fazę latencji sprzyja utrzymywaniu się i rozprzestrzenianiu wirusa w populacji. Zakażenie hCMV jest zwykle bezobjawowe i nie wymaga leczenia, jednak w niektórych przypadkach szczególnie u osób z obniżoną odpornością (np.: biorców przeszczepów, chorych z nowotworami hematologicznymi, nieleczonych osób zakażonych HIV) może mieć ciężki przebieg i stanowić zagrożenie dla zdrowia i życia. W pracy przedstawiono leki obecnie stosowane w terapii lub zapobieganiu wystąpieniu objawów zakażenia hCMV, a także perspektywy nowego leczenia. Zwykle jako leki I rzutu wykorzystywane są gancyklowir i walgancyklowir, a alternatywnie foskarnet i cidofowir. Leki te często pozwalają na kontrolowanie zakażeń hCMV, jednak istnieją istotne ograniczenia związane z ich stosowaniem. Należy do nich toksyczność i możliwość rozwoju lekooporności, łącznie z opornością krzyżową dotyczącą wszystkich czterech leków, gdyż posiadają wspólny mechanizm działania – hamują wirusową polimerazę DNA. Dlatego ważne jest stworzenie nowych leków o odmiennym mechanizmie działania, niższej toksyczności i lepszych parametrach farmakokinetycznych. Ostatnio zarejestrowano nowy lek – inhibitor kompleksu terminazy – letermowir, który ze względu na różny mechanizm działania jest aktywny wobec szczepów hCMV opornych na inhibitory polimerazy DNA, a także potencjalnie może wykazywać z nimi działanie synergistyczne. Obecnie trwają badania, w tym badania kliniczne, nad nowymi związkami, np.: pochodną cidofowiru, brincidofowirem, konkurencyjnym inhibitorem ATP, maribawirem i analogiem guanozyny, cyklopropawirem oraz nad peptydami przeciwwirusowymi.

1.Wprowadzenie – epidemiologia zakażeń hCMV i schematy profilaktyki zakażeń. 2. Leki zatwierdzone do stosowania w zapobieganiu i leczeniu zakażeń hCMV. 2.1. Analogi nukleozydów: gancyklowir i walgancyklowir. 2.2. Foskarnet. 2.3. Cidofowir. 2.4. Letermowir. 3. Związki o potencjalnym wykorzystaniu w leczeniu zakażeń hCMV. 3.1. Brincidofowir. 3.2. Maribawir. 3.3. Cyklopropawir 3.4. Peptydy przeciwwirusowe. 4. Podsumowanie

PARECHOVIRUSES – UNDERESTIMATED RISK

PARECHOWIRUSY – NIEDOCENIANE ZAGROŻENIE
Arleta Krzysztoszek, Magdalena Wieczorek

PDF

Abstract: Parechoviruses are small, non-enveloped, icosahedral-shaped capsid viruses belonging to the Picornaviridae family. They are characterized by a single-positive-strand genomic RNA and as others RNA viruses have a great potential for genetic variation, the rapid evolution and adaptation. Genus Parechovirus has been established in the 90s and currently, 19 types of human parechoviruses (HPeV) are discovered. They usually cause mild respiratory or gastrointestinal illness, mainly in young children, but also can cause severe diseases such as encephalitis, meningitis, myocarditis, acute flaccid paralysis and sepsis. Severe HPeV infections in infants are also associated with a risk of long-term complications. Although it is known that HPeV plays a significant role in severe pediatric diseases, routine diagnostics are not performed in clinical practice. No antiviral drugs have been approved for the treatment of HPeV infections, and only symptomatic treatment is available. Increased detection of human parechovirus infection in infants and connection of serious clinical complication with parechovirus infection was the reason why surveillance was established in some countries, while the worldwide extensive surveillance needs to be performed in order to monitor prevalence, genetic diversity, and clinical significance of HPeV. Although the first HPeV strains were discovered 6 decades ago, recognition of HPeV biology, epidemiology, evolution and pathogenicity still requires more research to appreciate the risk for public health that these small viruses can be.

1. Introduction. 2. Classification, structure and replication. 3. Cellular receptors and HPeV variability. 4. Course of infection 5. HPeV types in the world 6. Diagnosis 7. Pathogenesis 8. Summary

Streszczenie: Parechowirusy to małe, bezosłonkowe wirusy o ikosahedralnym kapsydzie, należące do rodziny Picornaviridae. Ich materiałem genetycznym jest jednoniciowe RNA o dodatniej polarności. Podobnie jak inne RNA wirusy charakteryzują się dużą zmiennością genetyczną, błyskawicznym tempem ewolucji i zdolnością do szybkiej adaptacji. Rodzaj Parechovirus został utworzony w latach 90. XX wieku i jak dotąd opisano 19 typów ludzkich parechowirusów (HPeV). HPeV zwykle wywołują łagodne objawy ze strony układu oddechowego lub pokarmowego, głównie u małych dzieci, ale mogą być również przyczyną ciężkich w przebiegu chorób, takich jak zapalenie mózgu, zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych, zapalenie mięśnia sercowego, ostre porażenie wiotkie i sepsa. Często ciężkie zakażenia niemowląt wiążą się z ryzykiem długoterminowych powikłań. Chociaż wiadomo, że HPeV wywołują zagrażające życiu choroby wieku dziecięcego, rutynowa diagnostyka, niestety nadal, nie jest wykonywana w praktyce laboratoryjnej. Nie są dostępne także swoiste leki przeciwwirusowe, stosowane jest jedynie leczenie objawowe. Stale rosnąca liczba przypadków zakażeń parechowirusami u niemowląt i powiązanie etiologii wielu poważnych jednostek chorobowych z HPeV było powodem, dla którego niektóre kraje zdecydowały się na objęcie zachorowań wywoływanych przez parechowirusy stałym nadzorem. Wydaje się, że niezbędny jest monitoring zakrojony na szeroką skalę, który pozwoliłby na zbadanie rozpowszechnienia, różnorodności genetycznej i znaczenia klinicznego HPeV. Chociaż pierwsze szczepy parechowirusów zostały odkryte 6 dekad temu, to poznanie ich biologii, epidemiologii, ewolucji i patogenności wciąż wymaga dalszych badań, które, miejmy nadzieję, pozwolą ocenić jakim zagrożeniem dla zdrowia publicznego mogą być te małe wirusy.

1. Wprowadzenie. 2. Klasyfikacja, budowa i replikacja. 3. Receptory komórkowe i zmienność HPeV. 4. Przebieg zakażenia 5. Typy HPeV na świecie 6. Diagnostyka 7. Patogeneza 8. Podsumowanie

CHITYNAZY JAKO KLUCZ DO INTERAKCJI POMIĘDZY ROŚLINAMI I MIKROORGANIZMAMI

CHITINASES AS THE KEY TO THE INTERACTION BETWEEN PLANTS AND MICROORGANISMS
Anna Kisiel, Katarzyna Jęckowska

PDF

Streszczenie: Chityna jest głównym składnikiem strukturalnym komórek grzybów i egzoszkieletów owadów. Komórki roślinne i bakteryjne są wyposażone w chitynazy, enzymy zdolne do hydrolizy chityny. Uczestniczą one w wielu interakcjach między organizmami, w tym w symbiozie i antagonizmie. Te interakcje są istotnymi czynnikami wielu funkcji ekosystemów i są ważne dla zdrowia roślin i zwierząt. Ponadto, ze względu na wspólne zajęcie siedlisk, grzyby i bakterie angażują się w złożone interakcje, które prowadzą do krytycznych zmian w zachowaniu mikroorganizmów, przykładem czego są bakterie endosymbiotyczne grzybów mikoryzowych. Chitynazy są przedmiotem zainteresowania w dziedzinie nauk o środowisku, medycynie i biotechnologii. Niniejszy przegląd opisuje rolę chitynaz roślinnych i bakteryjnych we wzajemnych interakcjach.

1. Wprowadzenie. 2. Zróżnicowanie chitynaz. 3. Chitynazy w interakcjach ze środowiskiem. 3.1. Chitynazy roślinne w interakcjach z mikroorganizmami. 3.2. Chitynazy bakteryjne w interakcjach z innymi mikroorganizmami. 4. Praktyczne zastosowanie chitynaz. 5. Podsumowanie

Abstract: Chitin is the main structural component of fungal cells and of the exoskeletons of insects. Plant and bacterial cells are equipped with chitinases, enzymes that break down chitin. Chitinases participate in many interactions between organisms, including symbiosis and antagonism. These interactions are significant drivers of many ecosystem functions and are important for the health of plants and animals. Additionally, due to the common occupation of habitat, fungi and bacteria engage in complex interactions that lead to critical changes in the behavior of microorganisms like endosymbiotic bacteria of mycorrhizal fungi. Thus, chitinases are of interest in environmental science, medicine and biotechnology. The present review describes the role of plant and bacterial chitinases in mutual interactions.

1. Introduction. 2. Differentiation of chitinases. 3. Chitinases in interactions with the environment. 3.1. Plant chitinases in interactions with microorganisms. 3.2. Bacterial chitinases in interactions with other microorganisms. 4. Practical application of chitinases. 5. Summar

 

POLY-3-HYDROXYBUTYRATE AS AN EXAMPLE OF A BIOPOLYMER PRODUCED BY METHANOTROPHIC BACTERIA

POLI-3-HYDROKSYMAŚLAN JAKO PRZYKŁAD BIOPOLIMERU PRODUKOWANEGO
Adam Kubaczyński, Anna Pytlak, Zofia Stępniewska

PDF

Abstract: The objective of this review paper is to present the current state of knowledge about poly-3-hydroxybutyrate produced by methanotrophic bacteria. Methanotrophs are a large group of microorganisms, which live in different kinds of environment, but they preferably occupy places with high methane production, such as swamps, peat bogs, rice fields, or widely understood geological deposits. Methanotrophic bacteria are an important object of research for specialists of environmental biotechnology, are increasingly identified in environmental samples. Methanotrophs are Gram-negative microorganisms, they belonging to the group of Proteobacteria and classified as methylotrophs. In their metabolic cycle, they use methane as the main source of coal and energy. PHB is a linear polyester of 3-hydroxybutyric acid, PHB is accumulated in microorganisms during physiological stress, triggered by the deficit of biogenic elements, such as nitrogen or phosphorus and when the concentration of carbon source is high. Poly-3-hydroxybutyrate belongs to a large group of biodegradable polymers known as polyhydroxyalkanoates. PHB has a similar physico-chemical properties as conventional polymers. PHB is environmentally friendly due to the fast biodegradation and production non-toxic waste during degradation. For this reason poli-3-hydroxybutyrate is an interesting alternative to petrochemical polymers. PHB found a lot of applications in industry, medicine and pharmacy.

1. Introduction. 2. General characteristic of methanotrophic bacteria. 3. Biosynthesis of poly-3-hydroxybutyrate by methanotrophic bacteria. 4. Polyhydroxyalkanoates and poly-3-hydroxybutyrate characteristic. 5. Application of poly-3-hydroxybutyrate. 6. Biodegradation of poly-3-hydroxybutyrate in the environment. 7. Summary

Streszczenie: Poli-3-hydroksymaślan jest jednym z najbardziej użytecznych naturalnych biopolimerów produkowanych przez bakterie metanotroficzne. Metanotrofy stanowią liczną grupę mikroorganizmów występujących w różnorodnych środowiskach, jednak szczególnie chętnie zasiedlają miejsca charakteryzujące się wzmożoną produkcją metanu, takie jak bagna, torfowiska, pola ryżowe, czy szeroko pojęte złoża geologiczne. W próbach środowiskowych coraz częściej identyfikowane są bakterie metanotroficzne, będące ważnym obiektem badań dla specjalistów z dziedziny biotechnologii środowiskowej. Metanotrofy to Gram-ujemne mikroorganizmy, należące do typu Proteobacteria i zaliczane do metylotrofów. W swoim cyklu życiowym wykorzystują metan jako główne źródło węgla i energii. PHB (Poly-3-hydroxybutyrate) jest liniowym poliestrem kwasu 3-hydroksymasłowego, akumulowanym przez mikroorganizmy w warunkach stresu fizjologicznego, spowodowanego np. niedoborem pierwiastków biogennych, takich jak azot czy fosfor oraz przy jednoczesnym nadmiarze źródła węgla. Poli-3-hydroksymaślan należy do dużej grupy biodegradowalnych polimerów, określanej jako polihydroksyalkanolany. PHB wykazuje właściwości fizyczno-chemiczne podobne do konwencjonalnych polimerów. Jednocześnie pozostaje przyjazny środowisku ze względu na szybki przebieg biodegradacji, podczas której powstają nietoksyczne produkty rozpadu. Wobec tego poli-3-hydroksymaślan jest ciekawą alternatywą dla polimerów pochodzenia petrochemicznego. PHB znalazł już szereg zastosowań w przemyśle, medycynie i farmacji.

1. Wprowadzenie. 2. Ogólna charakterystyka metanotrofów. 3. Biosynteza poli-3-hydroksymaślanu prowadzona przez metanotrofy. 4. Charakterystyka polihydroksyalkanolanów i poli-3-hydroksymaślanu. 5. Zastosowanie poli-3-hydroksymaślanu. 6. Biodegradacja poli-3-hydroksymaślanu w środowisku. 7. Podsumowanie

POSTĘPY MIKROBIOLOGII 2019, 58, 3

POSTĘPY MIKROBIOLOGII 2019, 58, 3

POSTĘPY MIKROBIOLOGII
2019, 58, 3

O Towarzystwie

PTM

Celem Polskiego Towarzystwa
Mikrobiologów jest propagowanie rozwoju nauk mikrobiologicznych

i popularyzowanie osiągnięć
mikrobiologii wśród członków Towarzystwa oraz szerokich kręgów społeczeństwa. Formami działalności jest organizowanie zjazdów, posiedzeń naukowych, kursów, wykładów
i odczytów oraz konkursów prac naukowych; wydawanie i popieranie wydawania czasopism naukowych, książek
i innych publikacji
z dziedziny mikrobiologii; opiniowanie o stanie i potrzebach mikrobiologii polskiej

i występowanie w jej sprawach wobec
władz państwowych; współpraca
z pokrewnymi stowarzyszeniami
w kraju i za granicą.