Control bacteriano
La inhibición de la comunicación entre bacterias se llama Quorum Quenching. Varios inhibidores del Quorum Sensing que interfieren con los canales de comunicación ya han evolucionado en la naturaleza. Las algas, esponjas, plantas y muchas bacterias producen diferentes tipos de inhibidores que, o bien destruyen las moléculas de señal, bloquean la producción de estas moléculas o entorpecen su detección.
Pruebas para evaluar el Quorum Quenching
Para probar el Quorum Quenching, varias cepas biosensores están disponibles. En la presencia de moléculas de señal, estas cepas inducen la producción de luminiscencia, una pigmentación púrpura, fluorescencia u otros rasgos fácilmente detectables. Si al mismo tiempo, una sustancia inhibidora o enzima que destruye las moléculas está presente, estos rasgos son inhibidos (Tabla 1). Debido a que el sobrenadante de soluciones probióticos libres de células, así como los extractos de plantas y algas contienen sustancias antimicrobianas que reprimen el crecimiento bacteriano, la prueba del Quorum Quenching debe realizarse cuidadosamente. Cuando se reprime el crecimiento de una cepa, por defecto esta cepa no produce el rasgo relacionado con el Quorum Sensing. Por lo tanto, es importante evaluar un rango de concentraciones para encontrar la concentración donde las bacterias crecen, pero no son capaces de comunicar entre si.
Ejemplos prácticos de Quorum Quenching
Las algas y plantas (por ejemplo, las macroalgas rojas, canela, ajo, jengibre) producen compuestos que imitan las moléculas tipo AHL o desestabilizan los detectores y por lo tanto bloquean el flujo de información. Una sustancia de origen vegetal con reconocida propiedad de Quorum Quenching es el cinamaldehído. Hemos realizado varias pruebas en nuestros laboratorios y pudimos confirmar su actividad de Quorum Quenching (Fig. 1). Muchas bacterias Gram-positivas, incluyendo cepas probióticas de Bacillus sp., producen enzimas tales como la AHLlactonasa o AHL-acilasa, que desactivan la comunicación entre las bacterias Gram-negativas al degradar la molécula de señal AHL. En la Figura 2 se presenta los resultados de una prueba realizada en nuestros laboratorios con un probiótico que contiene Bacillus sp. y donde se demuestra la actividad de Quorum Quenching.
La comunicación es fundamental
Interrumpir los canales de comunicación interferirá con la transferencia de información y llevará a un comportamienJulio - Agosto del 2015
Unidades relativas de luminiscencia 60,000
Quorum quenching
0.45 0.40 0.35
50,000
Inhibición crecimiento
¿Puede la comunicación entre bacterias ser perturbada?
Cinamaldehído
Crecimiento (OD650)
0.30 0.25 0.20
40,000 30,000 20,000
0.15 0.10
10,000
0.05 0.00
Sin señal
Con señal
Crecimiento
1,000 mg/L
10 mg/L
1 mg/L
0
Producción de luminiscencia
Figura 1: Evaluación de diferentes concentraciones de cinamaldehído sobre la producción de fluorescencia. Primero se generó la producción de la molécula de señal y fluorescencia, seguida por la adición de cinamaldehído y se midió el crecimiento y producción de luminiscencia cinco horas después. Sobrenadante de Bacillus sp. Crecimiento (OD650) 0.60 0.50
Unidades relativas de luminiscencia
Quorum quenching
los patógenos de importancia en acuacultura, como Aeromonas sp., Vibrio sp. o Yersinia sp. Por ejemplo, se sabe que Vibrio harveyi, el agente causal de la vibriosis luminiscente en camarones, utiliza mecanismos del Quorum Sensing para regular su virulencia.
120,000 100,000
0.40
80,000
0.30
60,000
0.20
40,000
0.10
20,000
0.00
Con 10% Sin señal señal Crecimiento
5%
2%
1%
0
Producción de luminiscencia
Figura 2: Evaluación del sobrenadante de una solución probiótica con Bacillus sp. para su efecto de Quorum Quenching y potencial producción de AHL-lactonasa. Primero se generó la producción de la molécula de señal y fluorescencia, seguida por la adición del sobrenadante y se midió el crecimiento y producción de luminiscencia cinco horas después. to no coordinado de las bacterias. En el caso de bacterias patógenas, esta interferencia podría prevenir la aparición del brote de enfermedad, debido a que los patógenos no pueden armarse adecuadamente y por lo tanto son más vulnerables y más fácil de matar. Con el incremento de la resistencia microbiana a los antibióticos, utilizar un mecanismo no relacionado con el crecimiento proporciona una buena alternativa para el control de las bacterias patógenas.
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