Susceptibility of sodA- and sodB-deficient Escherichia coli mutant towards antimicrobial photodynamic inactivation via the type I-mechanism of action

URN to cite this document:: urn:nbn:de:bvb:355-epub-403021
DOI to cite this document:: 10.5283/epub.40302

Faraj Tabrizi, Pouriya

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Date of publication of this fulltext: 07 Jun 2019 10:00

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Item type:	Thesis of the University of Regensburg (PhD)
Date:	7 June 2019
Referee:	Prof. Dr. Tim Maisch and Prof. Dr. Uwe Ritter
Date of exam:	6 June 2019
Institutions:	Medicine > Lehrstuhl für Dermatologie und Venerologie
Keywords:	photodynamische Therapie, antimikrobielle Photodynamik, Antibiotikaresistenz
Dewey Decimal Classification:	600 Technology > 610 Medical sciences Medicine
Status:	Published
Refereed:	Yes, this version has been refereed
Created at the University of Regensburg:	Yes
Item ID:	40302

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Abstract (English)

Conclusion The present study showed that sodA- and sodB-inactivated mutants are highly susceptible to PACT. The lack of anti- oxidant enzymes is an essential factor for the survival of bacteria. Bacterial protection in TI- and TII-based PACT can be partially supported by quenching agents such as SOD and CAT. Furthermore, no upregulation of sodA- and sodB-genes has yet been observed after ...

Translation of the abstract (German)

Eine E. coli-Mutante, die aufgrund genetischer Manipulation nicht in der Lage ist, die beiden Enzyme Sod A und Sod B zu bilden, ist gegenüber PACT hochempfindlich. Bakterielle Abwehrmechanismen in TI- und TII-basierter PACT können teilweise und je nach Ausmaß der entstehenden ROS bis zu einem gewissen Grad durch die Hinzugabe von Enzymen wie Sod oder Kat unterstützt werden. Ferner zeigte sich unter den gegebenen Bedingungen hinsichtlich der Genregulation keine signifikante V eränderung von sodA und sodB nach subletaler photodynamischer Reizung, sodass endogene bakterielle Mechanismen keinen suffizienten Schutz gewährleisteten. Mit Blick auf die gesamte PACT scheint sich hier hinsichtlich der Resistenzproblematik aufgrund des „multi target“-Ansatzes ein neuer Weg zu ergeben. Auch die negativen Aspekte der Photodynamik in der antimikrobiellen Therapie müssen betrachtet werden. So beobachteten Eckl et al. kürzlich, dass minimale Veränderungen der Untersuchungs- und Therapieparameter eine gewisse Dunkeltoxizität von TMPyP bei Bacillusatrophaeus bewirkten, was verdeutlicht, dass für die klinische Anwendung von PACT als antimikrobielles Verfahren weitere Untersuchungen zur Erhöhung der Anwendungssicherheit notwendig sind (57). V ersuche zur Desinfektion klinischer Blutprodukte unternahmen Marciel et al., indem sie Blutprodukte der PACT mit verschiedenen PS unterzogen. Hierbei kam es bei Verwendung eines kationischen Porphyrins zur effektiven Reduktion der Keimzahl ohne signifikante osmotische Schäden der zu transfundierenden Blutbestandteile, die bei den herkömmlichen Desinfektionsmethoden durchaus üblich sind (58). Die Tendenz zur Verwendung von Photosensibilisatoren aus chemischen Klassen, die im menschlichen Organismus vorkommen, kommt auch hier zum Vorschein. So spielen die umfangreich untersuchten Porphyrine im Hämoglobin-Stoffwechsel eine wichtige Rolle. Andererseits wird das MB aus der Gruppe der Phenothiazine in vielen chirurgischen Disziplinen der klinischen Medizin eingesetzt (59–61).
Das Prinzip der Photodynamik wird heute breit in der Medizin therapeutisch und diagnostisch genutzt und hat sich zum Teil auch in den Leitlinien der entsprechenden medizinischen Fachgesellschaften bei bestimmten Erkrankungen etabliert (62,63). Für den effektiven klinischen und industriellen Einsatz als antimikrobielles Verfahren sind weitere Untersuchungen notwendig. Allerdings verweist bereits die aktuelle Datenlage auf ein vielversprechendes Verfahren hin

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