Struwit i węglan apatytu jako biogeniczne fazy stałe indukowane do wzrostu przez drobnoustroje

• Autorzy: Prywer J. , Olszyński M. , Sadowski R. R.
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Biogeniczne fazy stałe to substancje krystaliczne lub amorficzne, których powstawanie zachodzi w wyniku aktywności organizmów żywych lub w samych organizmach żywych. W tym rozumieniu do biogenicznych faz stałych możemy zaliczyć na przykład kryształy szczawianu wapnia powstające w różnych tkankach roślinnych, czy kryształy magnetytu powstające wewnątrz bakterii i zwierząt. Biogeniczne fazy stałe i procesy ich powstawania zachodzą również w organizmie człowieka. Do procesów fizjologicznych możemy zaliczyć proces tworzenia się minerałów fosforanowych, które stanowią zasadniczy budulec układu kostnego. Przykładem patologicznego tworzenia się biogenicznych faz stałych jest niebezpieczna dla człowieka biomineralizacja naczyń krwionośnych, czy powstawanie kamieni żółciowych i moczowych. W niniejszym artykule staramy się przybliżyć procesy tworzenia się struwitu i węglanu apatytu - głównych komponentów tak zwanych infekcyjnych kamieni moczowych - indukowanych do wzrostu przez odpowiednie drobnoustroje.

Słowa kluczowe

PL

biogeniczne fazy stałe; substancje krystaliczne; proces tworzenia się minerałów fosforanowych

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Fizyczne
• Czasopismo: Postępy Fizyki
• Rocznik: 2016
• Tom: T. 67, z. 1-2
• Strony: 68--82
• Opis fizyczny: Bibliogr. 52 poz., rys.

Twórcy

autor

Prywer J.

• Instytut Fizyki, Wydział Fizyki Technicznej, Informatyki i Matematyki Stosowanej, Politechnika Łódzka, Łódź

autor

Olszyński M.

• Instytut Fizyki, Wydział Fizyki Technicznej, Informatyki i Matematyki Stosowanej, Politechnika Łódzka, Łódź

autor

Sadowski R. R.

• Instytut Fizyki, Wydział Fizyki Technicznej, Informatyki i Matematyki Stosowanej, Politechnika Łódzka, Łódź

Bibliografia

• [1] P. A. Nakata, Advances in our understanding of calcium oxalate crystal formation and function in plants, Plant Sei. 194 (2003), 901-909.
• [2] K. L. Korth, S. J. Doege, S. H. Park, F. L. Goggin, Q. Wang, S. K. Gomez, G. Liu, L. Jia, and P. A. Nakata, Medicago truncatula mutants demonstrate the role of plant calcium oxalate crystals as an effective defense against chewing insects, Plant Physiol. 141 (2006), 188-195.
• [3] N. R. Lersten, H.T. Horner, Calcium oxalate crystals types and trends in their distribution patterns in leaves of Prunus (Rosaceae: Prunoideae), Plant Syst. Evol. 224 (2000), 83-96.
• [4] M. J. Grimson, H. J. Arnott, An ultrastructural study of druse crystals in the abscission zone of Phyllanthus niruri L., Scan Electron Micros IV 1983,1771-1778.
• [5] H. T. Horner, A. P. Kausch, B. L. Wagner, Ascorbic acid: a precursor of oxalate in crystal idioblasts of Yucca torreyi in liquid root culture., Int. J. Plant Sei. 161 (2000), 861-868.
• [6] H. Ilarslan, R. G. Palmer, J. Imsande, H. T. Horner, Quantitative determination of calcium oxalate and oxalate in developing seeds of soybean (Leguminosae), Am. J. Bot. 84 (1997) nr 8,1042-1046.
• [7] C. Meric, F. Dane, Calcium oxalate crystals infl oral organs of Helianthus annuus L. and H. tuberosus L. (Asteraceae), Acta Biologica Szegediensis 48 (2004), 19-23.
• [8] N.Bouropoulos, S. Weiner, L. Addadi, Calcium Oxalate Crystals in Tomato and Tobacco Plants:Morphology and in Vitro Interactions of Crystal-Associated Macromolecules, Chem. Eur. J. 7 (2001) nr 9,1881-1888.
• [9] J. Prywer, Theoretical analysis of specific evolution of some faces of plant COM crystals, CrystEngComm 11 (2009), 196-202.
• [10] E. Zindler-Frank, R. Honow, A. Hesse, Calcium and oxalate content of the leaves ofPhaseolus vulgaris at different calcium supply in relation to calcium oxalate crystal formation, J. Plant Physiol. 158 (2001), 139-144.
• [11] P. V. Monje, E. J. Baran, Characterization of Calcium Oxalates Generated asBiominerals in Cacti, Plant Physiol. 128 (2002), 707-713.
• [12] V. R. Franceschi, P. A. Nakata, Annu., Calcium oxalate in plants: formation and function, Rev. Plant Biol. 56 (2005), 41-71.
• [13] H. Demiray, Calcium oxalate crystals of some Crataegus (Rosaceae) species growing in Aegean region, Biologia 62 (2007) nr 1, 46-50.
• [14] W.S, Sakai, S. S. Sherona, M. A. Nagao, A study of raphide microstructure in relation to irritation, Scan. Electron Microsc. 2 (1984), 979-986.
• [15] B. Kuballa, A.J. Lugnier, R. Anton, Study of Dieffenbachia-induced edema in mouse and rat hindpaw: respective role of oxalate needles and trypsinlike protease, Toxicol. Appl. Pharm. 58 (1981), 444-451.
• [16] A. Doaigey, Occurrence, type, and location of calcium oxalate crystals in leaves and stems of 16 species of poisonous plants, Amer. J. Bot. 78 (1991), 1608-1616.
• [17] R. P. Blakemore and R. B. Frankel, Magnetic Navigation in Bacteria, Scientific American 245 (1981), 58-65.
• [18] S. M. Porter, Seawater chemistry and early carbonate biomineralization, Science 316 (2007) nr 5829,1302.
• [19] S. Bandyopadhyay-Ghoshszkielet, Bone as a collagen hydroxyapatite composite and its repair, Trends Biomater. Artif. Organs 22 (2008) nr 2,116-124.
• [20] N. Ciftcioglu, M. Bjorklund, K. Kuorikosi K, K. Bergstrom, E. O. Kajander, Nanobacteria: An infectious cause for kidney stone formation, Kidney Int. 56 (1999), 1893-1898.
• [21] C. F. Verkoelen, B. G. Van Der Boom, F. H. Schroder, J. C. Romijn, Cell cultures and nephrolithiasis, World J. Urol. 15 (1997) nr 4, 229-235.
• [22] K. H. Bichler, E. Eipper, K. Naber, V. Braun, R. Zimmermann, S. Lahme, Urinary infection stones, Int. J. Antimicrob. Agents 19 (2002) nr 6, 488-498.
• [23] I. Martel, J.D. E. Young, Purported nanobacteria in human blood as calcium carbonate nanoparticles, PNAS 105 (2008) nr 14, 5549-5554.
• [24] A. Torzewska, Udział drobnoustrojów w powstawaniu kamieni moczowych, Post. Mikrobiol. 42 (2003), 39-53.
• [25] M. J. Gleeson, D. P. Griffith, Struvite calculi, Br.). Urol. 71 (1993) nr 5, 503-511.
• [26] T. Jung, X. Sheng, Ch. K. Choi, Woo-Sik Kim, J. A. Wesson, M. D. Ward, Probing Crystallization of Calcium Oxalate Monohydrate and the Role of Macromolecule Additives with in Situ Atomic Force Microscopy, Langmuir 20 (2004) nr 20, 8587-8596.
• [27] L. Benramdane, M. Bouatia, M. O. B. Idrissi, M. Draoui, Infrared analysis of urinary stones, using a single reflection accessory and a KBrpellet transmission, Spectrosc. Lett. 41 (2008) nr 2, 72-80.
• [28] N. B. Omar, M. Martinez-Canamero, T. Gonzales-Munoz, J. M. Arias, F. Huertas, Myxococcus xanthus killed cells as inducers of struvite crystallization. Its possible role in the biomineralization processes, Chemosphere 30 (1995) nr 12, 2387-2396.
• [29] S. Vupputuri, J. M. Soucie, W. McClellan, D. P. Sandler, History of kidney stones as a possible risk factor for chronic kidney disease, Ann. Epidemiol. 14 (2004) nr 3,222-228.
• [30] D. P. Griffith, D. M. Musher, C. Itin, Urease. The primary cause of infection-induced urinary stones, Invest. Urol. 13 (1976) nr 5, 346-350.
• [31] R. J. C. McLean, J. C. Nickel, K. J. Cheng, J. W. Costerton, The ecology and pathogenicity of urease-producing bacteria in the urinary tract, CRC Cr. Rev. Microbiol. 16 (1988) nr 1, 37-79.
• [32] D. B. Leusmann, F. Sabinski, Potential contribution of optional urease-positive bacteria to idiopathic urinary calcium stone formation, Urol. Res. 24 (1996) nr 2, 73- -78.
• [33] C. K. Chauhan, M. J. Joshi, A. D. B. Vaidya, Growth inhibition of Struvite Crystals in the Presence of Herbal Extract Boerhaavia diffusa Linn, Am. J. Infectious Diseases 5 (2009) nr 3,170-179.
• [34] C. K. Chauhan, M. J. Joshi, Growth inhibition of Struvite crystals in the presence of juice of Citrus medica Linn, Urol. Res. 36 (2008) nr 5, 265-273.
• [35] C. K. Chauhan, M. J. Joshi, A. D. B. Vaidya, Growth inhibition of struvite crystals in the presence of herbal extract Commiphora wightii, J. Mater Sci: Mater Med. 20 (2009), S85-92.
• [36] J. Pry wer, A. Torzewska, Effect of curcumin against Proteus mirabilis during crystallization of struvite from artificial urine, Evid-Based Compl. Alt. Med. 2012 (2012), Article ID 862794, 7 pages.
• [37] F. Abbona, R. Boistelle, Growth morphology and crystal habit of struvite crystals (MgNH4PC>4-6 H2O), J. Cryst. Growth 46 (1979) nr 3, 339-354.
• [38] J. Prywer, A. Torzewska, Biomineralization of struvite crystals by Proteus mirabilis from artificial urine and their mesoscopic structure, Cryst. Res. Technol. 45 (2010) nr 12,1283-1289.
• [39] J. Prywer, A. Torzewska, Bacterially induced struvite growth from synthetic urine - experimental and theoretical characterization of crystal morphology, Cryst. Growth Des. 9 (2009), 3538-3543.
• [40] M. A. Dominick, M. R. White, T. P. Sanderson, T. Van Vleet, S. M. Cohen, L. E. Arnold, M. Cano, S.Tannehill-Gregg, J. D. Moehlenkamp, C. R. Waites, B. E. Schillin, Urothelial carcinogenesis in the urinary bladder of male rats treated with muraglitazar, a PPAR alpha/gamma agonist: evidence for urolithiasis as the inciting event in the mode of action, Toxicol. Pathol. 34 (2006) nr 7, 903-920.
• [41] A. Wierzbicki, |. D. Sallis, E. D. Stevens, M. Smith, C. S. Sikes, Crystal growth and molecular modeling studies of inhibition of struvite by phosphocitrate, Calcif. Tissue Int. 61 (1997) nr 3, 216-222.
• [42] M. Sanchez-Roman, M. A. Rivadeneyra, C. Vasconcelos, J. A. McKenzie, Biomineralization of carbonate and phosphate by moderately halophilic bacteria, FEMS Microbiol. Ecol. 61 (2007) nr 2, 273-284.
• [43] J. Prywer, A. Torzewska, T. Płociński, Unique Surface and Internal Structure of Struvite Crystals Formed by Proteus mirabilis, Urol. Res., 40 (2012) nr 6, 699-707.
• [44] R. R. Sadowski, J. Prywer, A. Torzewska, Morphology of struvite crystals as an evidence of bacteria mediated growth, Cryst. Res. Technol. 49 (2014) nr 7, 478-489.
• [45] R. J. C. McLean, J. Downey, L. Clapham, J. C. Nickel, Influence of chondroitin sulfate, heparin sulfate, and citrate on Proteus mirabilis-induced struvite crystallization in vitro, J. Urol., 144 (1990) nr 5,1267-1271.
• [46] J. Prywer, M. Olszyński, Influence of disodium EDTA on the nucleation and growth of struvite and carbonate apatite, J. Cryst. Growth, 375 (2013), 108-114
• [47] J. K. Schluesener, H. J. Schluesener, Nanosilver: application and novel aspects of toxicology, Arch. Toxicol., 87 (2013), 569-576
• [48] A. M. El Badawy, R. G. Silva, B. Morris, K. G. Scheckel, M. T. Suidan, T. M. Tolaymat, Surface Charge-Dependent Toxicity of Silver Nanoparticles, Environ.Sci. Technol., 45 (2011) nr 1, 283-287.
• [49] Sukdeb Pal, Yu Kyung Tak, Joon Myong Song, Does the Antibacterial Activity of Silver Nanoparticles Depend on the Shape of the Nanoparticle? A Study of the Gram-Negative Bacterium Escherichia coli, Appl. Environ. Microbiol., 2007,1712-1720
• [50] M. Olszyński, J. Prywer, A. Torzewska, Effect of Size and Shape of Nanosilver Particles on Struvite and Carbonate Apatite Precipitation, Cryst. Growth Des., 2015, DOI: 10.1021/acs.cgd.5b00425
• [51] X. Li, H. Zhao, C. V. Lockatell, C. B. Drachenberg, D.E. Johnson, H. L. T. Mobley, Visualization of Proteus mirabilis within the matrix of urease-induced bladder stones during experimental urinary tract infection, Infect. Immun. 70 (2002) nr 1, 389-394.
• [52] J. Prywer, R. R. Sadowski, A. Torzewska, Aggregation of Struvite, Carbonate Apatite, and Proteus mirabilis as a Key Factor of Infectious Urinary Stone Formation, Cryst. Grow. Des. 15 (2015) nr 3,1446-1451.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).