Valoarea coeficientului de partiție (P) este un parametru foarte important în alegerea unui solvent organic potrivit, fiind corelată cu toxicitatea acestora. Logaritmul coeficientului de partiție (log P) este o măsură a hidrofobicității (sau lipofiliei) în sistemul octanol/ apă și reprezintă raportul dintre concentrațiile unui compus dat într-un amestec de două faze nemiscibile la echilibru, și anume o fază hidrofobă (octanol) și una hidrofilă (apă). Valorile log P mai mici de 4 indică toxicitate crescută a solvenților organici.

Așa cum știm, există două mari clase de bacterii clasificate în funcție de tipul de perete celular pe care îl posedă de către Hans Christian Gram pe baza colorației care îi poartă numele. Puterea și rigiditatea peretelui celular bacterian este dată de prezența unui strat de peptidoglican, o structură de lanțuri rigide de glicani legate între ele prin intermediul unor punți flexibile peptidice.

Bacteriile Gram pozitive prezintă un perete celular gros, format din mai multe straturi de peptidoglican, care acoperă la exterior membrana citoplasmatică. În teaca de peptidoglicani sunt inserați acizi teicoici și lipoteicoici, aceștia din urmă extinzându-se până în membrana plasmatică.

Bacteriile Gram negative au un perete celular format dintr-o membrană celulară externă, legată prin intermediul unor lipoproteine de un monostrat subțire de peptidoglican, localizat între membrana celulară externă și membrana citoplasmatică, într-un spațiu denumit periplasmic. Membrana externă prezintă porine, proteine cu rol de por, prin care pot trece molecule mici hidrofile, și numeroase molecule de lipopolizaharide care se extind către spațiul extracelular.

Inserția solvenților organici la nivelul bistratului perturbă interacțiunile dintre lipide și afectează funcțiile membranei plasmatice. Astfel, au fost descrise efecte asupra permeabilității membranare și asupra funcției enzimelor inserate la acest nivel, precum: temperatura de tranziție între faza de gel și cristal lichid a membranei suferă modificări, distribuția anormală a lipidelor, creșterea permeabilității membranare pentru protoni sau activitatea enzimatică defectuoasă. Solvenții organici au abilitatea de a determina trecerea membranei de la starea ei normală, de bistrat, la o stare numită interdigitată, în care fosfolipidele de pe cele două fețe ale membranei se succed alternativ una pe alta, formând un monostrat de molecule dispuse opus și intercalat, afectându-i astfel stabilitatea și funcțiile.

Schimbările compoziției lipidice în membrană sunt menite să reducă partiția solvenților organici la acest nivel, inducând astfel o rezistență a bacteriilor la solvenții organici. Au fost identificate adaptări în compoziția și proporția lipidelor din structura membranei plasmatice care să susțină stabilitatea bistratului prin creșterea rigidității acestui și să reducă permeabilitatea până la un nivel fiziologic. Aceste adaptări combat efectele nocive pe care le au solvenții organici.

Concluzionând, toxicitatea unui solvent organic nu depinde de structura chimică a acestuia, ci de concentrația care determină inserția și acumularea sa la nivelul membranei plasmatice. Funcția de barieră a membranei plasmatice este afectată în mod direct de formarea agregatelor fosfolipidice aflate în stare interdigitată, creșterea permeabilității membranare este un efect datorat incorporării unui număr crescut de acizi grași nesaturați și acizi grași cu lanț scurt la nivelul bistratului, creșterea permeabilității membranare pentru protoni conduce către dezechilibre ale sintezei ATP și afectează pH-ul fiziologic al mediului intracelular. Adaptările în compoziția și proporția lipidelor din structura membranei plasmatice susțin stabilitatea bistratului prin creșterea rigidității acestuia și reducerea permeabilității până la nivel fiziologic, astfel încât să aibă loc combaterea efectelor nocive ale solvenților organici.

Bibliografie

  1. Weber, F. J., & de Bont, J. A. M. (1996). Adaptation mechanisms of microorganisms to the toxic effects of organic solvents on membranes. Biochimica et Biophysica Acta, 1286, 225-245.
  2. Cabeen, M. T., & Jacobs-Wagner, C. (2005). Bacterial cell shape. Nature Reviews Microbiology, 3, 601-610. Nature Publishing Group. https://doi.org/10.1038/nrmicro1205
  3. Pillet, F., Formosa-Dague, C., Baaziz, H., Dague, E., & Rols, M. P. (2016). Cell wall as a target for bacteria inactivation by pulsed electric fields. Scientific Reports, 6(1), 1-8. https://doi.org/10.1038/srep19778
  4. Sardessai, Y., & Bhosle, S. (2002). Tolerance of bacteria to organic solvents. Research in Microbiology 153, 263-268.
  5. Singh, S. B., Young, K., & Silver, L. L. (2017). What is an " Ideal " Antibiotic ? Discovery Challenges and Path forward. Biochemical Pharmacology, 133, 63-73. https://doi.org/10.1016/j.bcp.2017.01.003

EU e-Privacy Directive

Departamentul de Anatomie, fiziologie animala si biofizica

Prof. dr. Dan Florin Mihailescu (director de  departament)

Prof. dr. Alexandru  Babes

Prof. dr. Speranta Avram

Prof. dr. Violeta Ristoiu

Prof. dr. Beatrice Mihaela Radu

Conf. dr. Mihaela Marcu Lapadat

Conf. dr. Dana Cucu

FP

Conf. dr. Florentina Pluteanu

Lect. dr. Doru Gabor

TS photo

Lect. dr. Tudor Selescu

Lect. dr. Cristina Matanie

Alexandru Deftu

Asist.dr. Alexandru Deftu

roxana

Asist.dr. Roxana Gheorghe

Cornelia Dragomir

Geanina Haralambie

Liliana Stamatin

Cristina

PozaAcademieLuiza

Prof. dr. Maria Luiza Flonta (profesor emerit)