ФОРМИРОВАНИЕ БИОПЛЕНОК УРОПАТОГЕННЫМИ ШТАММАМИ ESCHERICHIA COLI НА РАЗЛИЧНЫХ АБИОТИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЯХ

Авторы

  • Юлия/Ulia Сагитовна/Sagitovna Гизатуллина/Gisatullina ФГБОУВО «Пермский государственный национальный исследовательский университет»
  • Марина/Marina Валентиновна/Valentinovna Кузнецова/Kuznetsova ФГБУН Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН

Ключевые слова:

уропатогенная escherichia coli (upec), биопленка, полистирол, латекс, поливинилхлорид, силикон, гидрофобность

Аннотация

Изучено формирование биопленок клиническими уропатогенными штаммами Escherichia coli (UPEC) на полистироле и абиотических поверхностях медицинского назначения - латексе, поливинилхлориде (ПВХ), силиконе. Биопленки были массивнее на полистироле, чем на катетерах из ПВХ (W-test: р=0.028) и силикона (р=0.027), но не латекса (р>0.05). Сформированные на поверхности урологических катетеров биопленки UPEC были массивнее на латексе (латекс vs ПВХ p=0.028; латекс vs силикон р=0.019). С увеличением гидрофильности атакованной поверхности, проанализированной по адсорбции нафталина, снижалась эффективность ее колонизации бактериями (латекс > полистирол > ПВХ > силикон). Выявленная сильная положительная связь между биомассой биопленки и гидрофобностью клеточной стенки на гидрофобных носителях (латекс: rs=0.675; полистирол: rs=0.713) уменьшалась на более гидрофильных поверхностях (ПВХ: rs=0.334; силикон: rs=0.371). Число бактерий UPEC в составе биопленки было различно на всех поверхностях, максимальное количество жизнеспособных клеток обнаружено на полистироле и силиконе. Показано, что самые массивные биопленки были сформированы на полистироле при концентрации глюкозы 3.5% и при pH 6.0 и 7.0.

Биографии авторов

Юлия/Ulia Сагитовна/Sagitovna Гизатуллина/Gisatullina, ФГБОУВО «Пермский государственный национальный исследовательский университет»

Студент биологического факультета

Марина/Marina Валентиновна/Valentinovna Кузнецова/Kuznetsova, ФГБУН Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН

Доктор медицинских наук, в.н.с. лаборатории молекулярной микробиологии и биотехнологии

Библиографические ссылки

Бондаренко В.М. и др. Генетические детерминанты патогенности Escherichia coli, изолированных из мочи и фекалий детей с различными клиническими вариантами инфекции мочевой системы // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2004. № 4. С. 3-7.

Grabe M. et al. Инфекции мочевыводящих путей у пациентов с почечной недостаточностью, после трансплантации почки, с сахарным диабетом и иммуносупрессией. Рекомендации Европейской ассоциации урологов // Урология и нефрология. Избранные вопросы нефрологии. 2015. № 6. С. 4-14.

Гриценко В.А. и др. Анализ взаимосвязи серорезистентности и физико-химических свойств эшерихий с их способностью образовывать биопленки // Курский научно-практический вестник «Человек и его здоровье». 2012. № 1. С. 10-13.

Данилов В.С. и др. Сенсорные биолюминесцентные системы на основе lux-оперонов разных видов люминесцентных бактерий // Вестник МГУ. Биология. 2002. № 3. С. 20-24.

Зорина А. С., Максимова Ю. Г. Иммобилизованные нитрилгидролизующие бактерии для систем биофильтрации // Российский иммунологический журнал. 2015. Т. 9(18), № 2(1). С.733-735.

Карпова Е.П. В фокусе - биопленки! // Детская оториноларингология. 2013. № 1. C. 34-35.

Коган М.И. и др. Микробный спектр мочи при коралловадном нефролитиазе // Саратовский научно-медицинский журнал. 2011. № 3. С. 717.

Коваленко Г.А. и др. Приготовление и исследование нанопористых углеродных носителей на катализаторе Ni/сибунит // Кинетика и катализ. 2009. Т. 50, № 4. С. 618-626.

Коробов В.П. и др. Анализ чувствительности процессов формирования биопленок Staphylococcus epidermidis 33 к некоторым факторам внешней среды // Вестник Пермского университета. Сер. Биология. 2010. Вып. 1(1). С. 59-63.

Немец Е.А. и др. Образование биопленок штаммами госпитальной флоры, выделенными из биологических субстратов пациентов, на поверхности материалов и изделий медицинского назначения // Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2013. Т. 15, № 4. С. 92-97.

Николаев Ю.А . Регуляция адгезии у бактерий Pseudomonas fluorescens под влиянием дистантных межклеточных взаимодействий // Микробиология. 2000. Т. 69, № 3. С. 356-361.

Перепанова Т.С. и др. Мочевая инфекция и биопленки // Эффективная фармакотерапия. Урология и нефрология. 2013. № 4. С. 26-30.

Пинегина О.Н. и др. Видовой состав микроорганизмов, образование биопленок и колонизация центральных венозных и уретральных катетеров // Проблемы медицинской микологии. 2013. Т. 15, № 4. С. 81-85.

Плакунов В.К., Николаев Ю.А. Микробные биопленки: перспективы использования при очистке сточных вод // Вода: химия и экология. 2008. № 5. С. 11-13.

Сергевнин В.И., Ключарева Н.М. Факторы риска и профилактика внутрибольничных катетер-ассоциированных инфекций мочевыводящих путей // Заместитель главного врача. 2016. № 4 (119). С. 82-85.

Степанов А.А. и др. Сканирующая электронная микроскопия биопленок уретральных и венозных катетеров // Проблемы медицинской микологии. 2014. Т. 16, № 4. С. 32-37.

Abdallah И.М.А et al. Biofilm forming bacteria isolated from urinary tract infection, relation to catheterization and susceptibility to antibiotics // International Journal Biotechnology Molecular Biology Research. 2011. Vol. 2. Р. 172-178.

Adamus-Biaiek W. et al. Analysis of uropathogenic Escherichia coli biofilm formation under different growth conditions // Acta Biochimica Polonica. 2015. Vol. 62, № 4. Р. 765-771.

Ahearm D. G. et al. Effect of hydrogel/silver coating on in vitro adhesion to catheters of bacteria associated with urinary tract infections // Current Microbiology. 2000. Vol. 41. Р. 120-125.

Cerca N. et al. Quantitative analysis of adhesion and biofilm formation on hydrophilic and hydrophobic surfaces of clinical isolates of Staphylococcus epi-dermidis // Research in Microbiology. 2005. Vol. 156 (4). P. 506-514.

Costa J. C.M. et al. Increase in biofi lm formation by Escherichia coli under conditions that mimic the mastitic mammary gland // Ciencia Rural. 2014. Vol. 44, №. 4. P. 666-671.

Costerton J. W. et al. Microbial biofilms // Annual. Review Microbiology. 1995. Vol. 49. P. 711-745.

Ferrieres L. Escherichia coli strains during catheter-associated biofilm formation // FEMS Immunology and Medical Microbiology. 2007. Vol. 51 (1). P. 212-219.

Ghigo J.M. Natural conjugative plasmids induce bacterial biofilm development // Nature. 2001. Vol. 412. P. 442-445.

Melecos M.D, Naber K.G. Complicated urinary tract infections // International Journal Antimicrobial Agents. 2000. Vol. 15. P. 247-256.

Nicolle L.E. Catheter associated urinary tract infections // Antimicrobial Resistance Infection Control. 2014. Vol. 3. P. 1-8.

O'Toole G.A., Kolter R. Flagellar and twitching motility are necessary for Pseudomonas aeruginosa biofilm development // Molecular Microbiology. 1998. Vol. 30. P. 295-304.

Pagedar A. et al. Surface hydrophobicity, nutritional contents affect Staphylococcus aureus biofilms and temperature influences its survival in preformed biofilms // Journal of basic microbiology. 2010. Vol. 50. P. 98-106.

Pickard R. et al. Types of urethral catheter for reducing symptomatic urinary tract infections in hospitalised adults requiring short-term catheterisation: multicentre randomised controlled trial and economic evaluation of antimicrobial- and antiseptic-impregnated urethral catheters (the CATHETER trial) // Health Technology Assessment. 2012. № 16 (47). P. 1-197.

Romeo T. (ed.) Bacterial biofilms. Hidelberg: Springer, 2008. 295 p.

Rosenberg M. et al. Adherence of bacteria to hydrocarbons: A simple method for measuring cell surface hydrophobicity // FEMS Microbiology Letters. 1980. Vol. 9. P. 9-33.

Russell J.C. Bacteria, biofilm and devices: the role of Phosphorylcholine (pc) materials // Journal En-dourology. 2000. Vol. 14 (1). P. 39-42.

Schilling A.T. The effect of pH on the bacterium E. coli. California State Science Fair, 2008.

Stickler D. Bacterial biofilms in patients with indwelling urinary catheters // Natural Clinical Practice Urology. 2008. Vol. 5, № 11.P. 598-608.

Van Loosdrecht M. C.M et al. The role of bacterial cell wall hydrophobicity in adhesion // Applied Environmental Microbiology. 1987. Vol. 53 (8). P. 1893-1897.

References

Bondarenko V.M. [Genetic determinants of the pathogenicity of Escherichia coli isolated from urine and feces of children with various clinical variants of infection of the urinary system]. Gurnal microbiologii, epidemiologii i immunobiologii, N 4 (2004): pp. 3-7. (In Russ).

Grabe M. et al. [Urinary tract infection in patients with renal failure, after renal transplantation, diabetes mellitus and immunosuppression. Recommendations of the European Association of urology]. Urologija i nefrologija. Izbrannye voprosy nefrologii, N 6 (2015). pp. 4-14. (In Russ.).

Gritsenko V.A. et al. [An analysis of the relationship between serorezentality and physical and chemical properties of Escherichia with their ability to form biofilms]. Kurskij naucno-practiceskij vestnik "Celovek i ego zdorov'e", N 1 (2012): pp. 10-13. (In Russ.).

Danilov V.S. [Sensory bioluminescent systems based on lux-operons of different types of luminescent bacteria]. Vestnik MGU. Biology, N 3 (2002): pp. 20-24. (In Russ.).

Zorina A. S., Maksimova Yu.G. [Nitrile hydrolyzing immobilized bacteria for biofiltration systems]. Rossijskij immunologyceskij zurnal, V. 9(18), N 2(1) (2015): pp. 733-735. (In Russ.).

Karpova E.P. [Biofilms are in focus!]. Detskaja otorinolaringologja, N 1 (2013): pp. 34-35. (In Russ.).

Kogan M.I. et al. [Microbial spectrum of urine in coral-valve nephrolithiasis] Saratovskij naucno-medicinskij zurnal, N 3 (2011): pp. 717. (In Russ.).

Kovalenko G.A. et al. [Preparation and investigation of nanoporous carbon carriers on a Ni/Sibunite catalyst]. Kinetika i kataliz, V. 50, N 4 (2009): pp. 618-626. (In Russ.).

Korobov V.P., Lemkina L.M., Monakhov V.I. [Sensitivity assay for the processes of Staphylococcus epidermidis 33 biofilm formation with respect to several environmental factors]. VestnikPermskogo Universiteta. Ser. Biologija, Iss. 1 (2010): pp. 59-63. (In Russ.).

Nemets E.A. et al. [The formation of biofilms by hospital flora strains isolated from the biological substrates of patients on the surface of materials and medical devices]. Vestnik transplantologii i iskustvennych or-ganov, V. 15, N 4 (2013): pp. 92-97. (In Russ.).

Nikolaev U.A. [Regulation of adhesion in bacteria Pseudomonas fluorescens under the influence of dissentative intercellular interactions]. Microbiologija, V. 69, N 3 (2000): pp. 356-361. (In Russ.).

Perepanova T.S. et al. [Urinary infection and biofilms]. Effektivnajafarmakoterapija. Urologija i nefrologija, N 4 (2013): pp. 26-30. (In Russ.).

Pinegina O.N. et al. [Species composition of microorganisms, formation of biofilms and colonization of central venous and urethral catheters]. Problemy medicinskoj mikologii, V. 15, № 4 (2013): pp. 81-85. (In Russ).

Plakunov V.K., Nikolaev U.A. [Microbial bio-films: prospects for use in wastewater treatment]. Voda: chimija i ëcologija, N 5 (2008). pp. 11-13. (In Russ.).

Sergevnin V.I., Klyuchareva N.M. [Risk factors and prevention of nosocomial catheter-associated urinary tract infections]. Zamestitel ' glavnogo vraca, N 4(119) (2016): pp. 82-85. (In Russ).

Stepanov A.A. et al. [Scanning electron microscopy of bio-films of urethral and venous catheters]. Problemy medicinskoj micologii, V. 16, N 4 (2014): pp. 32-37. (In Russ.).

Abdallah N.M.A et al. Biofilm forming bacteria isolated from urinary tract infection, relation to catheterization and susceptibility to antibiotics. International Journal Biotechnology Molecular Biology Research, V. 2 (2011): pp. 172-178.

Adamus-Bialek W. et al. Analysis of uropathogenic Escherichia coli biofilm formation under different growth conditions. Acta Biochimica Polonica, V. 62, N 4 (2015): pp. 765-771.

Ahearm D.G.et al. Effect of hydrogel/silver coating on in vitro adhesion to catheters of bacteria associated with urinary tract infections. Current Microbiology, V. 41 (2000): pp. 120-125.

Cerca N. et al. Quantitative analysis of adhesion and biofilm formation on hydrophilic and hydrophobic surfaces of clinical isolates of Staphylococcus epi-dermidis. Research in Microbiology, V. 156(4) (2005): pp. 506-514.

Costa J.C.M. et al. Increase in biofi lm formation by Escherichia coli under conditions that mimic the mastitic mammary gland. Ciência Rural, V. 44. N 4 (2014): pp. 666-671.

Costerton J. W. et al. Microbial biofilms. Annual Review Microbiology, V. 49 (1995): pp. 711-745.

Ferrières L. Escherichia coli strains during catheter-associated biofilm formation, FEMS Immunology and Medical Microbiology, V. 51(1) (2007): pp. 212-219.

Ghigo J.M. Natural conjugative plasmids induce bacterial biofilm development. Nature, V. 412 (2001): pp. 442-445.

Melecos M.D., Naber K.G. Complicated urinary tract infections, International Journal Antimicrobial Agents. V. 15 (2000): pp. 247-256.

Nicolle L.E. Catheter associated urinary tract infections. Antimicrobial Resistance Infection Control, V. 3 (2014): рр. 1-8.

O'Toole G.A., Kolter R. Flagellar and twitching motility are necessary for Pseudomonas aeruginosa biofilm development. Molecular Microbiology, V. 30 (1998): рр. 295-304.

Pagedar A. Et al. Surface hydrophobicity, nutritional contents affect Staphylococcus aureus biofilms and temperature influences its survival in preformed biofilms. Journal of basic microbiology, V. 50 (2010): pp. 98-106.

Pickard R. et al. Types of urethral catheter for reducing symptomatic urinary tract infections in hospitalised adults requiring short-term catheterisation: multicentre randomised controlled trial and economic evaluation of antimicrobial- and antiseptic-impregnated urethral catheters (the CATHETER trial). Health Technology Assessment, N 16(47) (2012): рр. 1-197.

Romeo T., ed. Bacterial biofilms. Hidelberg, Springer, 2008. 295 р.

Rosenberg М. et al. Adherence of bacteria to hydrocarbons: A simple method for measuring cell surface hydrophobicity. FEMS Microbiology Letters, V. 9 (1980): рр. 9-33.

Russell J.C. Bacteria, biofilm and devices: the role of Phosphorylcholine (pc) materials. Journal En-dourology, V. 14(1) (2000): pp. 39-42.

Schilling AT.The effect of pH on the bacterium E. coli. California State Science Fair, (2008).

Stickler D. Bacterial biofilms in patients with indwelling urinary catheters. Natural Clinical Practice Urology, V. 5, N 11 (2008): рр. 598-608.

Van Loosdrecht M.C.M et al. The role of bacterial cell wall hydrophobicity in adhesion. Applied Environmental Microbiology, V. 53(8) (1987): рр. 1893-1897.

Загрузки

Опубликован

2018-10-29

Как цитировать

Гизатуллина/Gisatullina Ю. С., & Кузнецова/Kuznetsova М. В. (2018). ФОРМИРОВАНИЕ БИОПЛЕНОК УРОПАТОГЕННЫМИ ШТАММАМИ ESCHERICHIA COLI НА РАЗЛИЧНЫХ АБИОТИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЯХ. Вестник Пермского университета. Серия «Биология»=Bulletin of Perm University. Biology, (2), 185–192. извлечено от http://press.psu.ru/index.php/bio/article/view/1852