ВПЛИВ АНТИБІОТИКІВ НА БІОПЛІВКИ ШТАМІВ PSEUDOMONAS AERUGINOSA З РІЗНИМ РІВНЕМ ВМІСТУ ЦИКЛІЧНОГО ДИГУАНОЗИНМОНОФОСФАТУ

А. С. Семенець, М. Б. Галкін, Б. М. Галкін, Т. О. Філіпова

Анотація


Мета роботи: встановлення впливу антибіотиків на процес утворення та зрілу біоплівку штамів P. aeruginosa з різними рівнями вмісту циклічного дигуанозинмонофосфату (цикло-ди-ГМФ). Методи. Як тест-мікроорганізми використовували штами P. aeruginosa PA01, P. aeruginosa PA01 Δ wspF (підвищений вміст цикло-ди-ГМФ) і P. aeruginosa PA01 pJN2133 (знижений вміст цикло-ди-ГМФ). Культивування проводили у пробірках при визначенні мінімальних інгібувальних концентрацій (МІК) антибіотиків або у 96-лункових плоскодонних планшетах Nuclon у середовищі LB при 37 оС впродовж 24 годин при дослідженні утворення біоплівки. Для оцінки впливу досліджуваних антибіотиків на зрілу біоплівку їх додавали в лунки через добу після початку інкубації, видаляючи попередньо планктонні клітини. Кількість планктонних клітин оцінювали спектрофотометрично, масу біоплівки – за методом забарвлення кристалічним фіолетовим. Результати. Після попередньої оцінки чутливості штамів до широкого спектру антибіотиків за диско-дифузійним методом Кірбі-Бауера для вивчення були відібрані стрептоміцин, ципрофлоксацин та цефепім, чутливими до яких виявилися усі досліджувані штами. Мінімальні інгібувальні концентрації ципрофлоксацину і стрептоміцину були однаковими для усіх штамів P. aeruginosa і становили 0,15 та 10 мкг/мл, відповідно. Більш чутливим до цефепіму виявився штам P. aeruginosa PA01 pJN2133 (МІК 12,5 мкг/мл). МІК цього антибіотику для двох інших штамів становила 20 мкг/мл. За додавання антибіотиків на початку культивування усі вони ефективно знижували кількість планктонних клітин (на 70–90%) і масу біоплівок (на 40–70%). При цьому не було встановлено відмінностей між штамами з різнім вмістом цикло-ди-ГМФ. За впливу на зрілу біоплівку ципрофлоксацин пригнічував утворення клітин персистерів, але знижував масу біоплівки лише у P. aeruginosa PA01 pJN2133. Цефепім і стрептоміцин знижували вміст персистерів лише у концентраціях 5 і 10 мкг/мл і не чинили впливу на біоплівки. Висновки. Знижений вміст цикло-ди-ГМФ у клітинах P. aeruginosa підвищує чутливість біоплівок до антимікробних препаратів. Ципрофлоксацин є найбільш перспективним антибіотиком для розробки комбінованих засобів, здатних запобігати утворенню біоплівок псевдомонадами та руйнувати їх


Ключові слова


цикло-ди-ГМФ; P. aeruginosa PA01, P. aeruginosa PA01 ΔwspF, P. aeruginosa PA01 pJN2133; антибіотики; біоплівка

Повний текст:

PDF

Посилання


Lapach CN, Chubenko AV, Babich PN. Statisticheskie metodi v medikobiologicheskich issledovaniyach s ispolsovaniem Excel. – К.: Моrion. – 2001. – 260p. (in Russian).

Bjorkman J, Andersson DI The cost of antibiotic resistance from a bacterial perspective. Drug Resist Updat. 2000;3:237–245.

Borlee BR, Goldman AD, Murakami K, Samudrala R, Wozniak DJ, Parsek MR. Pseudomonas aeruginosa uses a cyclic-di-GMP-regulated adhesin to reinforce the biofilm extracellular matrix. Mol. Microbiol. 2010;75:827–842. doi: 10.1111/j.1365-2958.2009.06991.x.

Christensen GD, Simpson WA, Younger JJ, et al. Adherence of coagulasenegative Staphylococci to plastic tissue culture plates: a quantitative model for the adherence of Staphylococci to medical devices. J. clin. microbiol. 1985;22(6):996–1006.

Cole SJ, Lee VT. Cyclic di-GMP signaling contributes to Pseudomonas aeruginosa-mediated catheter-associated urinary tract infection. J Bacteriol. 2016;198:91–97. doi:10.1128/JB.00410-15.

Cotter PA, Stibitz S. C-di-GMP-mediated regulation of virulence and biofilm formation. Curr. Opin. Microbiol. 2007;10:17–23. doi:10.1016/j.mib.2006.12.006.

Galkin MB, Semenets АS, Finogenova MO, Galkin BM, Filipova ТО. Biofilm formation and motility of bacteria Pseudomonas aeruginosa with different c-di-GMP level. Microbiology & Biotechnology. 2017;38:40-50.

Habimana O, Semiгo AJC, Casey E. The role of cell-surface interactions in bacterial initial adhesion and consequent biofilm formation of Nanofiltration/ Reverse Osmosis membranes. Journal of Membrane Science. 2014;454:82–96. doi:10.1016/j.memsci.2013.11.043

Hickman JW, Tifrea DF, Harwood CS A chemosensory system that regulates biofilm formation through modulation of cyclic diguanylate levels. PNAS.2005;102:14422–14427. doi: 10.1073/pnas.0507170102

Jones JC, Newsom D, Kelly B, et al. ChIP-Seq and RNA-Seq Reveal an AmrZ-Mediated Mechanism for Cyclic di-GMP Synthesis and Biofilm Development by Pseudomonas aeruginosa. PloS Pathog. 2014;10(3):e1003984. doi:10.1371/journal.ppat.1003984

Lee VT, Matewish JM, Kessler JL, Hyodo M, Hayakawa YA. Сyclic-diGMP receptor required for bacterial exopolysaccharide production. Mol. Microbiol. 2007;65:1474–1484. doi: 10.1111/j.1365-2958.2007.05879.x

Methods for the determination of susceptibility of bacteria to antimicrobial agents. EUCAST Definitive document. J. Clin Microbiol Infect. 1998;4:497 – 507.

Moradali MF, Ghods S, Rehm BHA. Pseudomonas aeruginosa Lifestyle: A Paradigm for Adaptation, Survival, and Persistence. Front. Cell. Infect. Microbiol. 2017. doi: 10.3389/fcimb.2017.00039.

Römling U, Galperin MY, Gomelsky M. Cyclic di-GMP: the First 25 Years of a Universal Bacterial Second Messenger. Microbiology and Molecular Biology Reviews. 2013;77(1):1–52. doi: 10.1128/MMBR.00043-12.

Römling U, Gomelsky M, Galperin MY. C-di-GMP: the dawning of a novel bacterial signaling system. Mol. Microbiol. 2005; 53:629-639. doi: 10.1111/j.1365-2958.2005.04697.x

Semenets АS, Galkin MB, Filipova ТО. Biofilm formation of Pseudomonas aeruginosa PA01 PJN2133 strain with low c-di-GMP level. Microbiology & Biotechnology.2016;33:19-28. http://mbt.onu.edu.ua/article/view/65360/60613.

Winstanley C, O'Brien S, Brockhurst MA. Pseudomonas aeruginosa evolutionary adaptation and diversification in cystic fibrosis chronic lung infections. Trends Microbiol. 2016;24:327–337. doi: 10.1016/j.tim.2016.01.008.

Zemke AC, Kocak BR, Bomberger JM. Sodium nitrite inhibits killing of Pseudomonas aeruginosa biofilms by ciprofloxacin. Antimicrob Agents Chemother 2017.61:e00448-16.https://doi.org/10.1128/ AAC.00448-16.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


Лапач С.Н., Чубенко А.В., Бабич П.Н. Статистические методы в медико-биологических исследованиях с использованием Excel. – К.: Морион. – 2001. – 260 с.

Bjorkman J., Andersson D. I. The cost of antibiotic resistance from a bacterial perspective // Drug Resist Updat. – 2000. – V. 3. – P. 237 – 245.

Borlee B.R., Goldman A.D., Murakami K., Samudrala R., Wozniak D.J., ParsekM. R. Pseudomonas aeruginosa uses a cyclic-di-GMP-regulated adhesin to reinforce the biofilm extracellular matrix // Mol. Microbiol. – 2010. –V. 75. – P. 827–842.

Christensen G.D., W.A. Simpson, J. J. Younger et al. Adherence of coagulase-negative Staphylococci to plastic tissue culture plates: a quantitative model for the adherence of Staphylococci to medical devices // J. clin. microbiol. – 1985. –V. 22. – № 6. – P. 996–1006.

Cole S.J., Lee V.T. Cyclic di-GMP signaling contributes to Pseudomonas aeruginosa-mediated catheter-associated urinary tract infection // J. Bacteriol. –.2016. – V. 198. – P.91–97. doi:10.1128/JB.00410-15.

Cotter P. A., Stibitz. S. C-di-GMP-mediated regulation of virulence and biofilm formation // Curr. Opin. Microbiol. – 2007. – V. 10. – P. 17–23.

Galkin M.B., Semenets А.S., Finogenova M.O., Galkin B.M., Filipova Т.О. Biofilm formation and motility of bacteria Pseudomonas aeruginosa with different c-di-GMP level // Microbiology & Biotechnology. – 2017 – Т. 38, № 2. – Р. 40–50.

Habimana O., Semiгo A.J.C., Casey E. The role of cell-surface interactions in bacterial initial adhesion and consequent biofilm formation of Nanofiltration/Reverse Osmosis membranes // Journal of Membrane Science. – 2014. – V. 454. – P. 82–96.

Hickman J. W., Tifrea D. F., Harwood C. S. A chemosensory system that regulates biofilm formation through modulation of cyclic diguanylate levels // PNAS. – 2005. – V. 102. – P. 14422–14427.

Jones J.C., Newsom D., Kelly B. et al. ChIP-Seq and RNA-Seq Reveal an AmrZ-Mediated Mechanism for Cyclic di-GMP Synthesis and Biofilm Development by Pseudomonas aeruginosa // PLoS Pathog. – 2014. – V. 10(3): e1003984. doi:10.1371/journal.ppat.1003984

Lee V.T., Matewish J.M., Kessler J.L., Hyodo M., Hayakawa Y. A cyclicdi-GMP receptor required for bacterial exopolysaccharide production // Mol. Microbiol. – 2007. – V. 65. – P. 1474–1484.

Methods for the determination of susceptibility of bacteria to antimicrobial agents. EUCAST Definitive document // J. Clin Microbiol Infect. – 1998. – V 4. – P. 497–507.

Moradali M.F., Ghods S., Rehm B.H.A. Pseudomonas aeruginosa Lifestyle: A Paradigm for Adaptation, Survival, and Persistence // Front. Cell. Infect. Microbiol. – 2017. – doi: 10.3389/fcimb.2017.00039.

Römling U., Galperin M.Y., Gomelsky M. Cyclic di-GMP: the First 25 Years of a Universal Bacterial Second Messenger // Microbiology and Molecular Biology Reviews. – 2013. – V. 77, № 1. – P. 1–52.

Römling U., Gomelsky M., Galperin M. Y. C-di-GMP: the dawning of a novel bacterial signaling system // Mol. Microbiol. – 2005. – V. 53. – P. 629–639.

Semenets А.S., Galkin M.B., Filipova Т.О. Biofilm formation of Pseudomonas aeruginosa PA01 PJN2133 strain with low c-di-GMP level // Microbiology & Biotechnology. – 2016. – Т. 33, № 1. – Р. 19–28.

Winstanley C., O'Brien S., Brockhurst M.A. Pseudomonas aeruginosa evolutionary adaptation and diversification in cystic fibrosis chronic lung infections // Trends Microbiol. – 2016. – V. 24. – P. 327–337.

Zemke A.C., Kocak B.R., Bomberger J.M. Sodium nitrite inhibits killing of Pseudomonas aeruginosa biofilms by ciprofloxacin // Antimicrob. Agents Chemother. – 2017. 61:e00448-16.https://doi.org/10.1128/ AAC.00448-16.





DOI: https://doi.org/10.18524/2307-4663.2017.3(39).110967

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.


Creative Commons License
Ця робота ліцензована Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

ISSN 2076-0558 (Print); 2307-4663 (Online)