Изучение динамики биопленкообразования Сandida sp. в течение суток модифицированным макрометрическим методом

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Целью исследования являлось изучение динамики биопленкообразования Сandida sp. в течение суток модифицированным макрометрическим методом. Предложенный макрометрический метод решает задачи по ускорению и упрощению количественной оценки процесса биопленкообразования, увеличивает чувствительность, так как позволяет исключить ошибки, связанные с использованием полистиролового материала. Простота выполнения приведенной методики делает ее доступной для любой лаборатории. Для исследования использованы эталонные штаммы из американской коллекции типовых культур (АТСС) и клинические изоляты Сandida sp., выделенные из женского репродуктивного тракта при кандидозном дисбиозе. Биопленкообразование Сandida sp. изучали по модифицированной авторами методике O’Toole G.A. и соавт. Биологическую активность пленкообразования Сandida sp. смотрели в течение двух суток с 4-часовым интервалом, в зимнее время года, IV фаза луны. Использовали 48-часовую культуру грибов, что соответствовало максимальной адгезии их на поверхности стекла. Хронодизайн исследований подразумевал получение по оцениваемой функции 6-ти измерений в сутки с 3–5-кратным повторением условий эксперимента. Для графического представления амплитудно-фазовых характеристик изученных биоритмов использован косинор-анализ, служащий базовым методом для выявления циклических процессов в биологических системах и их моделирования. В ходе исследования доказано, что способность клеток микромицетов к адгезии достоверно выше в стационарной фазе роста, чем логарифмической (р < 0,05). Используемый хронобиологический прием позволил выявить наличие пленкообразующей активности грибов в течение суток (р < 0,05) и обнаружить общие закономерности проявления свойств у представителей всех изучаемых видов. Экспериментально установлено, что последовательность и согласованность биологических свойств клинических изолятов Сandida sp. во времени принципиально не зависят от вида гриба. В ходе исследования установлены ритмометрические маркеры патогенности штамма — это вклад ритма и амплитудно-фазовая характеристика. Доказано, что активность биопленкообразования увеличивается в направлении «эталонные штаммы → клинические изоляты». Критерий Манна–Уитни у С. albicans составил 29, С. tropicalis — 26, C. krusei — 30 (р < 0,05). Использование хронобиологического метода, на наш взгляд, открывает новые перспективы при изучении физиологии Сandida sp., так как дает возможность прогнозировать динамику состояния микроорганизма и учитывать особенности срочной и долговременной адаптации к разным факторам внешней среды. Выявление суточных ритмов биопленкообразующей активности у различных штаммов Сandida sp. открывает возможность управлять жизнеспособностью бактериально-грибковых ассоциаций и прогнозировать их устойчивость к различным антимикробным средствам.

Об авторах

Марина Викторовна Николенко

ФГБОУ ВО Тюменский государственный медицинский университет Минздрава России

Email: nikolenko-marina@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1099-0656

д.б.н., доцент, профессор кафедры микробиологии

Россия, 625023, Тюмень, ул. Одесская, 54

Наталья Викторовна Барышникова

ФГБОУ ВО Тюменский государственный медицинский университет Минздрава России

Email: barnv7600@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-6458-4920

ассистент кафедры микробиологии

Россия, 625023, Тюмень, ул. Одесская, 54

Ольга Ивановна Малишевская

ФГБОУ ВО Тюменский государственный медицинский университет Минздрава России

Email: olgaivan1988@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-8709-5281

к.фарм.н., доцент кафедры фармацевтических дисциплин

Россия, 625023, Тюмень, ул. Одесская, 54

Ольга Викторовна Еноктаева

ФГБОУ ВО Тюменский государственный медицинский университет Минздрава России

Email: enoktaevaov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7256-3871

ассистент кафедры биологии

Россия, 625023, Тюмень, ул. Одесская, 54

Екатерина Михайловна Васева

ФГБОУ ВО Тюменский государственный медицинский университет Минздрава России

Автор, ответственный за переписку.
Email: yuga-21@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-5556-3180

к.фарм.н., доцент кафедры фармацевтических дисциплин

Россия, 625023, Тюмень, ул. Одесская, 54

Список литературы

  1. Ашофф Ю. Биологические ритмы; пер. с англ. М.: Мир, 1984. Т. 1. 262 с. [Aschoff J. Biological rhythms; trans. from English. Moscow: Mir, 1984. Vol. 1. 262 p. (In Russ.)]
  2. Бухарин О.В. Симбиотические взаимоотношения микроорганизмов при инфекции // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2013. № 1. С. 93–97. [Bukharin O.V. Symbiotic relationships of microorganisms during infection. Zhurnal mikrobiologii, epidemiologii i immunobiologii = Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology, 2013, no. 1, pp. 93–97. (In Russ.)]
  3. Губин Г.Д., Дуров А.М., Губин Д.Г. Биоритмы, второй закон термодинамики, биологический возраст // Циклы природы и общества. 1994. Т. 4. С. 15–19. [Gubin G.D., Durov A.M., Gubin D.G., Biorhythms, the second law of thermodynamics, biological age. Tsikly prirody i obshchestva = Cycles of Nature and Society, 1994, vol. 4, pp. 15–19. (In Russ.)]
  4. Губин Д.Г., Губин Г.Д. Хроном сердечно-сосудистой системы на различных этапах онтогенеза человека. Тюмень: ВекторБук, 2000. 176 с. [Gubin D.G., Gubin G.D. Chronom of cardiovascular system at different stages of ontogenesis in men. Tyumen: Vector Book, 2000. 176 p. (In Russ.)]
  5. Елинов Н.П., Васильева Н.В., Степанова А.А., Чилина Г.А. Candida. Кандидозы. Лабораторная диагностика. Под ред. проф. Н.П. Елинова. СПб.: Коста, 2010. 224 с. [Yelinov N.P., Vasilyeva N.V., Stepanova A.A., Chilina G.A. Candida. Candidiasis. Laboratory diagnostics; ed. N.P. Elinov. St. Petersburg: Costa, 2010. 224 p. (In Russ.)]
  6. Ильина Т.С., Романова Ю.М., Гинцбург А.Л. Биопленки как способ существования бактерий в окружающей среде и организме хозяина: феномен, генетический контроль и системы регуляции их развития // Генетика. 2004. Т. 40, № 11. С. 1445–1456. [Ilina T.S., Romanova Yu.M., Gintsburg A.L. Biofilms as a mode of existence of bacteria in external environment and host body: the phenomenon, genetic control, and regulation systems of development. Genetika = Russian Journal of Genetics, 2004, vol. 40, no. 11. pp. 1445–1456. (In Russ.)]
  7. Комаров Ф.И., Рапопорт С.И. Хронобиология и хрономедицина. М.: Триада-Х, 2000. 488 с. [Komarov F.I., Rapoport S.I. Chronobiology and chronomedicine. Moscow: Triada-X, 2000. 488 p. (In Russ.)]
  8. Леуш С.С., Рощина Г.Ф., Полтавцева О.Ф. Особенности клинического течения и лечения различных форм урогенитального кандидоза // Український журнал дерматології, венерології, косметології. 2003. № 2 (9). С. 72–75. [Leush S.S., Roshchina G.F., Poltavtseva O.F. Clinical course and treatment of various forms of urogenital candidiasis. Ukrainian Journal of Dermatology, Venereology, Cosmetology, 2003, no. 2 (9), pp. 72–75. (In Russ.)]
  9. Лисовская А.М. Изучение биологических свойств Candida spp, выделенных из различных локусов у лабораторных больных // Проблемы медицинской микологии. 2006. Т.8, № 2. С. 34. [Lisovskaya A.M. A study of the biological properties of candida spp. Isolated from different loci of outpatients. Problemy meditsinskoi mikologii = Problems of Medical Mycology, 2006, vol. 8, no. 2, p. 34. (In Russ.)]
  10. Лямин А.В., Боткин Е.А., Жестков А.В. Методы выявления биопленок в медицине: возможности и перспективы // Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. 2012. Т. 14, № 1. С. 17–22. [Lyamin A.V., Botkin E.A., Zhestkov A.V. Methods of biofilm evaluation: opportunities and perspectives. Klinicheskaya mikrobiologiya i antimikrobnaya khimioterapiya = Clinical Microbiology and Antimicrobial Chemotherapy, 2012, vol. 14, no. 1, pp. 17–22. (In Russ.)]
  11. Марданова А.М., Кабанов Д.А., Рудакова Н.Л., Шарипова М.Р. Биопленки: основные методы исследования: учебно-методическое пособие. Казань: К(П)ФУ, 2016. 42 с. [Mardanova A.M., Kabanov D.A., Rudakova N.L., Sharipova M.R. Biofilms: basic research methods: teaching aid. Kazan: K(P)FU, 2016. 42 p. (In Russ.)]
  12. Николаев Ю.А., Плакунов В.К. Биопленка — «город микробов» или аналог многоклеточного организма? // Микробиология. 2007. Т. 76, № 2. С. 149–163. [Nikolaev Yu.A., Plakunov V.K. Biofilm – “city of microbes” or an analogue of multicellular organisms? Mikrobiologiya = Microbiology, 2007, vol. 76, no. 2, pp. 149–163. (In Russ.)]
  13. Окулич В.К., Кабанова А.А., Плотников Ф.В. Микробные биопленки в клинической микробиологии и антибактериальной терапии. Витебск: ВГМУ, 2017. 300 с. [Okulich V.K., Kabanova A.A., Plotnikov F.V. Microbial biofilms in clinical microbiology and antibiotic therapy. Vitebsk: VSMU, 2017. 300 p. (In Russ.)]
  14. Романов Ю.А. Пространственно-временная организация биологических систем // Вестник Российской академии медицинских наук. 2002. № 6. С. 13–18. [Romanov Yu.A. Theory of space-time organization of biological systems. Vestnik Rossiiskoi akademii meditsinskikh nauk = Bulletin of the Russian Academy of Medical Sciences, 2002, no. 6, pp. 13–18. (In Russ.)]
  15. Сидоренко С.В., Тишков В.И. Молекулярные основы резистентности к антибиотикам// Успехи биологической химии. 2004. Т. 44. С. 263–306. [Sidorenko S.V., Tishkov V.I. Molecular basis of antibiotic resistance. Uspekhi biologicheskoi khimii = Biochemistry (Moscow), 2004, vol. 44, pp. 263–306. (In Russ.)]
  16. Тимохина Т.Х., Николенко М.В., Варницына В.В., Перунова Н.Б., Бухарин О.В. Временная организация биологических свойств Candida albicans // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2011. № 2 (30). С. 226–228. [Timokhina T.H., Nikolenko M.V., Varnitsyna V.V., Perunova N.B., Bukharin O.V. Temporary organization of biological properties of Candida albicans. Izvestiya Orenburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta = Izvestia Orenburg State Agrarian University, 2011, no. 2 (30), pp. 226–228. (In Russ.)]
  17. Чеботарь И.В. Механизмы антибиопленочного иммунитета // Вестник Российской академии медицинских наук. 2012. № 12. С. 22–28. [Chebotar I.V. Mechanisms of antibiofilm immunity. Vestnik Rossiiskoi akademii meditsinskikh nauk = Bulletin of the Russian Academy of Medical Sciences, 2012, no. 12, pp. 22–28. (In Russ.)]
  18. Чеботарь И.В., Погорелов А.Г., Яшин В.А., Гурьев Е.Л. Современные технологии исследования бактериальных биопленок // Современные технологии в медицине. 2013. Т. 5, № 1. С. 14–20. [Chebotar I.V., Pogorelov A.G., Yashin V.A., Guryev E.L. Modern technologies of bacterial biofilm study. Sovremennye tekhnologii v meditsine = Modern Technologies in Medicine, 2013, vol. 5, no. 1, pp. 14–20. (In Russ.)]
  19. Al-Fattani M., Douglas L. Penetration of Candida biofilms by antifungal agents. Antimicrob. Agents Chemother., 2004, vol. 48, no. 9, pp. 3291–3297. doi: 10.1128/AAC.48.9.3291-3297.2004
  20. Andes D., Nett J., Oschel P., Albrecht R., Marchillo K., Pitula A. Development and characterization of an in vivo central venous catheter Candida albicans biofilm model. Infect. Immun., 2004, vol. 72, no. 10, pp. 6023–6031. doi: 10.1128/IAI.72.10.6023-6031.2004
  21. Bachmann S.P., VandeWalle K., Ramage G., Patterson T.F., Wickes B.L., Graybill J.R., López-Ribot J.L. In vitro activity of caspofungin against Candida albicans biofilms. Antimicrob. Agents Chemother., 2002, vol. 46, no. 11, pp. 3591–3596. doi: 10.1128/AAC.46.11.3591-3596.2002
  22. Chandra J., Mukherjee P.K., Leidich S.D., Faddoul F.F., Hoyer L.L., Douglas L.J., Ghannoum M.A. Antifungal resistance of candidal biofilms formed on denture acrylic in vitro. J. Dent. Res., 2001, vol. 80, no. 3, pp. 903–908. doi: 10.1177/00220345010800031101
  23. Costerton J.W., Stewart P.S., Greenberg E.P. Bacterial biofilms: a common cause of persistent infections. Science, 1999, vol. 284, pp. 1318–1322. doi: 10.1126/science.284.5418.1318
  24. Donlan R.M., Costerton J.W. Biofilms: survival mechanisms of clinically relevant microorganisms. Clin. Microbiol. Rev., 2002, vol. 15, pp. 167–193. doi: 10.1128/CMR.15.2.167-193.2002
  25. Halberg F., Cornelissen G. Consensus concerning the chronom and the addition to statistical significance of scientific signification. Biochim. Clin., 1991, vol. 15, pp. 159–162.
  26. Nelson W., Tong Y.L., Lee J.K. Methods for cosinorrhymometry. Chronobiologia, 1979, vol. 6, no. 4, pp. 305–323.
  27. O’Toole G., Kaplan H.B., Kolter R. Biofilm formation as microbial development. Annu. Rev. Microbiol., 2000, no. 54, pp. 49–79. doi: 10.1146/annurev.micro.54.1.49
  28. Ramage G., Vande Walle K., Wickes B.L., López-Ribot J.L. Standardized method for in vitro antifungal susceptibility testing of Candida albicans biofilms. Antimicrob. Agents Chemother., 2001, vol. 45, no. 9, pp. 2475–2479. doi: 10.1128/AAC.45.9.2475-2479.2001

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рисунок 1. Вклад ритмов биопленкообразования музейных штаммов Сandida sp.

Скачать (71KB)
3. Рисунок 2. Вклад ритмов биопленкообразования клинических изолятов Сandida sp.

Скачать (65KB)

© Николенко М.В., Барышникова Н.В., Малишевская О.И., Еноктаева О.В., Васева Е.М., 2022

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).