Vliv zinku na virulenci vybraných bakterií

Bc. Daniela Havranová

Master's thesis

Effect of zinc on the virulence of selected bacteria

Abstract:

Vliv aplikace ZnO ve výživě selat na bakterie střevního mikrobiomu je doposud neprozkoumaným tématem. Vedle ZnO je také vyvíjena jeho nanočásticová alternativa s cílem snížení koncentrace aplikovaného ZnO a zároveň zvýšení inhibičního účinku zinku. Stejně jako dříve používaná antibiotika, tak i dlouhodobý tlak ZnO ovlivňuje fyziologii bakteriálních buněk střevního mikrobiomu. Tato práce je zaměřena na studium dlouhodobého vlivu ZnO a jeho nanočásticové alternativy ZnONPs na virulenci střevní bakterie Enterococcus faecalis. Pomocí fenotypových testů byla pozorována zvýšená tvorba biofilmu u bakteriálních kmenů v důsledku dlouhodobého vystavení ZnO, zatímco u bakterií vystavených ZnONPs byla tvorba biofilmu snížená. U vybraných genů souvisejících s tvorbou biofilmu byla potvrzena i změna exprese v důsledku vystavení bakterií oběma formám zinku. U modelových bakterií E. faecalis byl také prokázán vliv obou forem zinku na dynamiku růstu v různých teplotách v rozmezí 30-50 °C, což může vést k odolnosti bakterií vůči teplotnímu šoku. Z výsledků diplomové práce vyplývá, že dlouhodobé vystavení E. faecalis různým formám zinku má vliv na patogenitu bakterií, což může mít důsledky pro zdraví lidí i zvířat.

Abstract:

The influence of applying ZnO in piglet sustenance on gut microbiome bacteria has been an unexplored topic. In addition to ZnO, its nanoparticle alternative is also being developed to reduce the concentration of applied ZnO while increasing the inhibitory effect of zinc. Like previously used antibiotics, ZnO's long-term pressure affects the physiology of bacterial cells in the gut microbiome. This work aims to study the long-term influence of ZnO and its nanoparticle alternative ZnONPs on the virulence of the gut bacterium Enterococcus faecalis. With phenotypic tests, increased biofilm formation was observed in bacterial strains due to prolonged exposure to ZnO, while biofilm formation was reduced in bacteria exposed to ZnONPs. A change in expression due to bacteria exposure to both forms of zinc has also been confirmed in selected genes related to biofilm formation. The influence of both forms of zinc on growth dynamics at different temperatures in the range of 30-50 °C has also been demonstrated in the model bacteria E. faecalis, which can lead to resistance of bacteria to temperature shock. The results of the thesis indicate that prolonged exposure to different forms of zinc by E. faecalis affects the pathogenicity of bacteria, which can have implications for human and animal health.

Keywords

biofilm, Enterococcus faecalis, nanočástice, oxid zinečnatý, selata, virulence

Keywords

biofilm, Enterococcus faecalis, zinc oxide, piglets, virulence, nanoparticles

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 30. 4. 2024

Thesis defence

• Date of defence: 3. 6. 2024
• Supervisor: Ing. Kristýna Číhalová, Ph.D.
• Reader: Pavlína Jelínková, externi

Mendel University in Brno

Faculty of AgriSciences

Master programme / specializace:
Food and Beverage Human Nutrition / Food Quality and Safety