بازآرایی پاسخ استرس اکسیداتیو Pseudomonas aeruginosa در مواجهه با تنش ترکیبی اسمزی و فلوروکینولون: تغییرات آنزیمی و پروتئینی

نوع مقاله : پژوهشی- فارسی

نویسندگان

1 گروه علمی زیست شناسی ، واحد زنجان، دانشگاه آزاد اسلامی، زنجان، ایران

2 گروه علمی زیست شناسی ، واحد زنجان، دانشگاه آزاد اسلامی، زنجان، ایران.

چکیده

*Pseudomonas aeruginosa* به‌عنوان یک پاتوژن فرصت‌طلب، توانایی بالایی در سازگاری با تنش‌های محیطی و مواجهه با آنتی‌بیوتیک‌ها دارد. با این حال، تأثیر هم‌زمان تنش اسمزی و فلوروکینولون‌ها بر بازآرایی پاسخ استرس اکسیداتیو، به‌ویژه در سویه‌های مقاوم به چند دارو، هنوز به‌طور کامل شناخته نشده است. هدف این مطالعه بررسی تغییرات فنوتیپی، آنزیمی و پروتئینی سیستم آنتی‌اکسیدانی در *P. aeruginosa* تحت شرایط تنش ترکیبی اسمزی و فلوروکینولونی بود.



در این پژوهش، سه سویه بالینی مقاوم به چند دارو و یک سویه مرجع در معرض فلوروکینولون‌های سیپروفلوکساسین، نورفلوکساسین و افلوکساسین قرار گرفتند. آنتی‌بیوتیک‌ها در غلظت‌های زیرمهاری معادل یک‌چهارم و یک‌دوم حداقل غلظت مهاری و تنش اسمزی با استفاده از ۰٫۳ و ۰٫۵ مولار کلرید سدیم اعمال شد. سپس حداقل غلظت مهاری، حساسیت فنوتیپی، رشد باکتری، فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی شامل سوپراکسید دیسموتاز، کاتالاز و گلوتاتیون پراکسیداز و همچنین بیان پروتئین‌های OxyR، KatA و SodB ارزیابی شد.



**نتایج نشان داد که ترکیب تنش اسمزی و غلظت‌های زیرمهاری فلوروکینولون‌ها موجب افزایش حداقل غلظت مهاری، کاهش حساسیت فنوتیپی و القای پاسخ‌های مرتبط با تحمل تطبیقی آنتی‌بیوتیکی در سویه‌های مقاوم به چند دارو شد.** این شرایط با کاهش نسبی رشد باکتری و افزایش معنی‌دار فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی و سطح پروتئین‌های مورد بررسی همراه بود. بیشترین تغییرات در سویه‌های مقاوم به چند دارو تحت تنش اسمزی ۰٫۵ مولار مشاهده شد، در حالی که سویه مرجع پاسخ محدودتری نشان داد.



یافته‌های این مطالعه نشان می‌دهد که تنش اسمزی از طریق افزایش اجزای دفاع اکسیداتیو مرتبط با OxyR و تقویت سیستم آنتی‌اکسیدانی سلول، تحمل آنتی‌بیوتیکی *P. aeruginosa* را افزایش می‌دهد. **این یافته‌ها بیشتر در چارچوب تحمل تطبیقی وابسته به استرس تفسیر می‌شوند و شواهد مستقیمی برای ایجاد مقاومت ژنتیکی پایدار فراهم نمی‌کنند.** این سازوکارها می‌توانند در بقا، سازگاری و تداوم سویه‌های مقاوم به چند دارو در محیط‌های بالینی نقش مهمی ایفا کنند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Rearrangement of the oxidative stress response of Pseudomonas aeruginosa under combined osmotic and fluoroquinolone stress: Enzymatic and proteomic alterations

نویسندگان [English]

  • Kiarsh Pourtaji 1
  • Mojtaba Mohammadi 2
  • Sanaz Mahamazi 1
  • Rasoul Shokri 1
  • Nader Kazemi 1
1 Department of Biology, Zanjan Branch, Islamic Azad University, Zanjan, Iran
2 Department of Biology, Zanjan Branch, Islamic Azad University, Zanjan, Iran.
چکیده [English]

Pseudomonas aeruginosa is an opportunistic pathogen with a remarkable capacity to adapt to environmental stresses and antibiotic exposure. The combined effects of osmotic stress and fluoroquinolones on the reorganization of oxidative stress responses, particularly in multidrug resistant strains, remain incompletely understood. The present study aimed to investigate phenotypic, enzymatic, protein-level alterations in the antioxidant defense system of P. aeruginosa under combined osmotic and fluoroquinolone stress conditions.

Three clinical MDR strains and one reference strain were exposed to ciprofloxacin, norfloxacin, and ofloxacin. Fluoroquinolones were applied at sub-inhibitory concentrations corresponding to one-quarter and one-half of the minimum inhibitory concentration , while osmotic stress was induced using 0.3 M and 0.5 M sodium chloride. Changes in MIC, phenotypic antibiotic susceptibility, bacterial growth, antioxidant enzyme activities including superoxide dismutase , catalase and glutathione peroxidase as well as the expression levels of OxyR, KatA, and SodB proteins, were evaluated.

The results demonstrated that the combination of osmotic stress and sub-inhibitory concentrations of fluoroquinolones led to increased minimum inhibitory concentrations, reduced phenotypic susceptibility, and the induction of responses associated with adaptive antibiotic tolerance in multidrug-resistant strains.These conditions were accompanied by a relative reduction in bacterial growth and significant increases in antioxidant enzyme activities and the levels of the investigated proteins. The most pronounced changes were observed in MDR strains exposed to 0.5 M osmotic stress, whereas the reference strain exhibited more limited responses.

The findings indicate that osmotic stress enhances antibiotic tolerance in P. aeruginosa through the upregulation of OxyR-associated oxidative defense components and the strengthening of the cellular antioxidant system. These findings are more appropriately interpreted within the framework of stress adaptive tolerance and do not provide direct evidence for the development of stable genetic antibiotic resistance. Such adaptive responses may contribute to the survival, persistence, and ecological fitness of multidrug-resistant strains in clinical environments

کلیدواژه‌ها [English]

  • Pseudomonas aeruginosa
  • osmotic stress
  • fluoroquinolones
  • sub-MIC
  • oxidative stress
  • OxyR
  • multidrug resistance (MDR)