DOI: https://doi.org/10.14739/2310-1210.2019.4.173350

Пролиферация и биопленкообразование стафилококков in vitro под влиянием бесклеточных экстрактов пробиотического происхождения

O. V. Knysh, O. Yu. Isaienko, Ye. M. Babych, M. M. Popov

Аннотация


 

Цель работы ‒ исследовать способность бесклеточных экстрактов, содержащих дериваты пробиотиков Bifidobacterium bifidum и Lactobacillus reuteri, влиять на пролиферацию и биопленкообразование стафилококков in vitro, оценить перспективность их применения для коррекции микроэкологических нарушений и адъювантной терапии стафилококковых инфекций.

Материалы и методы. Бесклеточные экстракты получали из коммерческих штаммов B. bifidum и L. reuteri разработанным авторами методом. В качестве тестовых культур использовали референс-штамм S. aureus AТСС 25923 и клинический изолят S. epidermidis. Исследование пролиферации и биопленкообразования стафилококков проводили спектрофотометрическим методом с использованием микропланшетного анализатора «Lisa Scan EM» («Erba Lachema s.r.o.», Чешская Республика).

Результаты. Установлено, что эффект бесклеточного экстракта на пролиферацию и биопленкообразование зависит от вида экстракта и вида стафилококка. Среди исследованных 5 экстрактов только один значительно подавляет пролиферацию и биопленкообразование обоих видов стафилококков. Это бесклеточный экстракт, полученный из культуры L. reuteri, выращенной в собственном дезинтеграте с добавлением глицерина и глюкозы. Пролиферативная активность S. aureus чувствительна к воздействию производных L. reuteri, а пролиферативная активность S. epidermidis ‒ к воздействию производных B. bifidum. Фильтраты дезинтегратов обладают стимулирующим, а фильтраты культур – угнетающим действием на пролиферацию стафилококков. Биопленкообразование S. aureus значительно подавляется под влиянием дериватов B. bifidum и усиливается под влиянием дериватов L. reuteri. Биопленкообразование S. epidermidis стимулируется дериватами бифидобактерий и не изменяется в присутствии дериватов лактобактерий в ростовой среде.

Выводы. Результаты свидетельствуют о высоком биорегуляторном потенциале бесклеточных экстрактов пробиотического происхождения и возможности создания на их основе препаратов для коррекции микроэкологических нарушений. Они также подтверждают перспективность метода получения дериватов пробиотиков с бактериотропной активностью путем управляемого прекурсорами биосинтеза. Бесклеточный экстракт, полученный из культуры L. reuteri, выращенной в собственном дезинтеграте с добавлением глицерина и глюкозы, продемонстрировал выраженную противостафилококковую активность in vitro. После подтверждения эффективности in vivo он может быть рекомендован для адъювантной терапии стафилококковых инфекций.


Ключевые слова


бесклеточные экстракты; пролиферация; биопленкообразование; дериваты пробиотиков; Вifidobacterium bifidum; Lactobacillus reuteri; Staphylococcus aureus; Staphylococcus epidermidis

Полный текст:

PDF (English)

Литература


Kornienko, M. A., Kopyltsov, V. N., Ilina, E. N., Shevlyagina, N. V., Didenko, L. V., Lyubasovskaya, L. A., & Priputnevich, T. V. (2016). Sposobnost' stafilokokkov razlichnykh vidov k obrazovaniyu bioplenok i ikh vozdejstvie na kletki cheloveka [The ability of various strains of Staphylococcus to create biofilms and their effect on cells of the human body]. Molekulyarnaya genetika, mikrobiologiya i virusologiya, 34(1), 18–25. [in Russian].

Lister, J. L., & Horswill, A. R. (2014). Staphylococcus aureus biofilms: recent developments in biofilm dispersal. Frontiers In Cellular And Infection Microbiology, 4, 178. doi: 10.3389/fcimb.2014.00178

Kavanaugh, J., & Horswill, A. R. (2016). Impact of Environmental Cues on Staphylococcal Quorum Sensing and Biofilm Development. Journal of Biological Chemistry, 291(24), 12556–12564. doi: 10.1074/jbc.r116.722710

Paharik, A. E, & Horswill, A. R. (2016). The staphylococcal biofilm: adhesins, regulation, and host response. Microbiology Spectrum, 4(2). doi: 10.1128/microbiolspec.VMBF-0022-2015

Becker, K., Heilmann, C., & Peters, G. (2014). Coagulase-negative staphylococci. Clinical Microbiology Reviews, 27(4), 870–926. doi: 10.1128/cmr.00109-13

Otto, M. (2013). Staphylococcus epidermidis pathogenesis. Methods in Molecular Biology, 1106, 17–31. doi: 10.1007/978-1-62703-736-5_2

Goetz, C., Tremblay, Y., Lamarche, D., Blondeau, A., Gaudreau, A., Labrie, J., et al. (2017). Coagulase-negative staphylococci species affect biofilm formation of other coagulase-negative and coagulase-positive staphylococci. Journal of Dairy Science, 100(8), 6454–6464. doi: 10.3168/jds.2017-12629

Orr, M., Donaldson, G., Severin, G., Wang, J., Sintim, H., Waters, C., et al. (2015). Oligoribonuclease is the primary degradative enzyme for pGpG in Pseudomonas aeruginosa that is required for cyclic-di-GMP turnover. Proceedings of The National Academy of Sciences, 112(36), E5048–E5057. doi: 10.1073/pnas.1507245112

Korobov, V. P., Lemkina, L. M., & Polyudova, T. V. (2015). Destrukciya bioplenok koagulazonegativnykh stafilokokkov pod dejstviem bakterial'nykh kationnykh peptidov [Destruction biofilms of coagulase-negative staphylococci by bacterial cationic peptides]. Vestnik Permskogo universiteta. Seriya: Biologiya, 3, 233–239. [in Russian].

Rybalchenko, O. V., Bondarenko, V. M., & Orlova, O. G. (2013). Struktura i funktsii bakterial'nykh bioplenok simbioticheskikh i uslovno-patogennykh bakterij [Structure and functions of bacterial biofilms of symbiotic and opportunistic bacteria]. Verhnevolzhskij medicinskij zhurnal, 11(4), 37–42. [in Russian].

Terenteva, N. A., Timchenko, N. F., & Rasskazov, V. A. (2014). Issledovanie vliyaniya biologicheski aktivnykh veschestv na formirovanie bakterial'nykh bioplenok [Study of biological active substances on the bacterial biofilm formation]. Zdorov'e. Medicinskaya e'kologiya. Nauka, 3(57). 54–55. [in Russian].

Vuotto, C., Longo, F., & Donelli, G. (2014). Probiotics to counteract biofilm-associated infections: promising and conflicting data. International Journal of Oral Science, 6(4), 189–194. doi: 10.1038/ijos.2014.52

Markov, A. A., Timokhina, T. Kh., Perunova, N. B., & Paromova, Ya. I. (2018). Vozmozhnost' primeneniya e'kzometabolitov Bifidobacterium bifidum v travmatologii i ortopedii dlya predotvrascheniya pervichnoj kontaminacii i bioplenkoobrazovaniya na poverkhnosti implantatov s sinteticheskim bioaktivnym kalcij-fosfatnym mineral'nym pokryitiem [The possibility of using bifidobacterium bifidum exometabolites in traumatology and orthopedics to prevent primary contamination and biofilm formation on the surface of implants with synthetic bioactive calcium-phosphate mineral coating]. Medicinskij al'manakh, 3(54), 128–130. doi: 10.21145/2499-9954-2018-3-128-130 [in Russian].

Knysh, O. V., Isaienko, O. Yu., Babych, Ye. M., Polianska, V. P., Zachepylo, S. V., Kompaniiets, A. M., Horbach, T. V. (2018). Patent Ukrainy 122859. МПК C12N 1/20, A61K 35/74, C12R 1/25. Sposib oderzhannia biolohichno aktyvnykh deryvativ bakterii probiotychnykh shtamiv [Patent of Ukraine 122859, МПК C12N 1/20, A61K 35/74, C12R 1/25. Method for obtaining biologically active derivatives of probiotic strains bacteria]. Biuleten, 2. [in Ukrainian].

Stepanović, S., Vuković, D., Hola, V., Bonaventura, G., Djukić, S., Ćirković, I., & Ruzicka, F. (2007). Quantification of biofilm in microtiter plates: overview of testing conditions and practical recommendations for assessment of biofilm production by staphylococci. APMIS, 115(8), 891–899. doi: 10.1111/j.1600-0463.2007.apm_630.x

In Lee, S., Barancelli, G., de Camargo, T. M., Corassin, C. H., Rosim, R. E., da Cruz, A., et al. (2017). Biofilm-producing ability of Listeria monocytogenes isolates from Brazilian cheese processing plants. Food Research International, 91, 88–91. doi: 10.1016/j.foodres.2016.11.039

Gladysheva, I. V. (2014). Antagonisticheskaya aktivnost' korinebakterij [Antagonistic activity of corynebacteria]. Vestnik Orenburgskogo gosudarstvennogo universiteta, 13(174), 16–19. [in Russian].

Lindquist, J. A., & Mertens, P. R. (2018). Cold shock proteins: from cellular mechanisms to pathophysiology and disease. Cell Communication and Signaling, 16(1), 63. doi: 10.1186/s12964-018-0274-6

Melo, T. A., dos Santos, T. F., de Almeida, M. E., Junior, L. A., G. F., Andrade, E. F., Rezende, R. P., et al. (2016). Inhibition of Staphylococcus aureus biofilm by Lactobacillus isolated from fine cocoa. BMC microbiology, 16, 250. doi: 10.1186/s12866-016-0871-8

Ahn, K. B., Baik, J. E., Yun, C-H., & Han, S. H. (2018). Lipoteichoic acid inhibits Staphylococcus aureus biofilm formation. Frontiers In Microbiology, 9, 327. doi: 10.3389/fmicb.2018.00327

Spinler, J. K., Auchtung, J., Brown, A., Boonma, P., Oezguen, N., Ross, C. L., et al. (2017). Next-generation probiotics targeting Clostridium difficile through precursor-directed antimicrobial biosynthesis. Infection And Immunity, 85(10). doi: 10.1128/iai.00303-17


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


Запорожский медицинский журнал   Лицензия Creative Commons
Запорожский государственный медицинский университет