Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2021; 98: 283-289
Влияние антител к агглютиногенам 1 и 2, филаментозному гемагглютинину и коклюшному токсину на формирование биоплёнок Bordetella pertussis на абиотическом субстрате
https://doi.org/10.36233/0372-9311-110Аннотация
Цель. Изучение влияния антител к агглютиногенам (АГ) -1 и -2, филаментозному гемагглютинину (ФГА) и коклюшному токсину (КТ) на формирование биоплёнок штаммами Bordetella pertussis на абиотическом субстрате.
Материалы и методы. Использованы вакцинные и свежевыделенные штаммы B. pertussis. В качестве инокулята для получения биоплёнок использовали культуры штаммов, выращенных на плотной питательной среде. Интенсивность образования биоплёнок в присутствии сывороток к АГ-1 и -2, ФГА и моноклональных антител (МКА) к S1-, S2- и S3-субъединицам КТ в круглодонных полистироловых 96-луночных планшетах оценивали окрашиванием 0,1% раствором генцианового фиолетового.
Результаты. Большинство исследованных штаммов были чувствительны к антителам, что проявлялось в полном подавлении образования биоплёнок. Все штаммы были чувствительны к сыворотке к АГ-1, сыворотке к ФГА, МКА к S2-субъединице КТ. К сыворотке к АГ-2 были чувствительны 3 из 4 исследованных штаммов, имеющих этот АГ в своем составе: № 475 (серовар 1.2.3), № 317 (серовар 1.2.3) и № 178 (серовар 1.2.0). Относительная устойчивость к сыворотке была выявлена только у штамма № 305 серовара 1.2.0, однако при минимальном её разведении интенсивность образования биоплёнки была в 1,8 раза ниже, чем в контроле. Штаммы № 703 (серовар 1.0.3) и № 287 (серовар 1.0.3), не имеющие АГ-2, были устойчивы к сыворотке. К МКА к S1- и S3-субъединицам КТ были чувствительны, соответственно, 4 и 5 из 6 использованных штаммов. Штамм № 305 был устойчив к МКА к S1- и S3-субъединицам, а штамм № 287 — к МКА к S1-субъединице. При этом при минимальном разведении МКА интенсивность образования биоплёнок была, соответственно, в 2 и 1,8 раза ниже, чем в контроле.
Заключение. Приведённые данные свидетельствуют о подавлении роста биоплёнок штаммов B. pertussis антителами как к поверхностным структурам микробной клетки (АГ-1 и -2, ФГА), так и к S1-, S2- и S3-субъ- единицам КТ.
Список литературы
1. Barkoff A.M., He Q. Molecular epidemiology of Bordetella pertussis. Adv. Exp. Med. Biol. 2019; 1183: 19–33. https://doi.org/10.1007/5584_2019_402
2. Nieves D.J., Heininger U. Bordetella pertussis. Microbiol. Spectr. 2016; 4(3). https://doi.org/10.1128/microbiolspec.EI10-0008-2015
3. Борисова О.Ю., Гадуа Н.Т., Пименова А.С., Петрова М.С., Попова О.П., Алешкин В.А. и др. Структура популяции штаммов возбудителя коклюша на территории России. Эпи- демиология и вакцинопрофилактика. 2016; 15(4): 22–8.
4. Субботина К.А., Фельдблюм И.В., Кочергина Е.А., Лехти- на Н.А. Эпидемиологическое обоснование к изменению стратегии и тактики специфической профилактики коклю- ша в современных условиях. Эпидемиология и вакцинопро- филактика. 2019; 18(2): 27-33. https://doi.org/10.31631/2073-3046-2019-18-2-27-33
5. Di Mattia G., Nicolai A., Frassanito A., Petrarca L., Nenna R., Midulla F. Pertussis: new preventive strategies for an old disease. Paediatr. Respir. Rev. 2019; 29: 68–73. https://doi.org/10.1016/j.prrv.2018.03.011
6. Del Pozo J.L. Biofilm-related disease. Expert Rev. Anti Infect Ther. 2018; 16(1): 51–65. https://doi.org/10.1080/14787210.2018.1417036
7. Dunne W.M.Jr. Bacterial adhesion: seen any good biofilms lately? Clin. Microbiol. Rev. 2002; 15(2): 155–66. https://doi.org/10.1128/CMR.15.2.155-166.2002
8. Cattelan N., Dubey P., Arnal L., Yantorno O.M., Deora R. Bordetella biofilms: a lifestyle leading to persistent infections. Pathog. Dis. 2016; 74(1): ftv108. https://doi.org/10.1093/femspd/ftv108
9. Зайцев Е.М., Брицина М.В., Озерецковская М.Н., Мер- цалова Н.У., Бажанова И.Г. Культивирование биопленок Bordetella pertussis на абиотическом субстрате. Журнал ми- кробиологии эпидемиологии и иммунобиологии. 2019; 96(1): 49–53. https://doi.org/10.36233/0372-9311-2019-1-49-53
10. Ашмарин И.П., Воробьев А.А. Статистические методы в микробиологических исследованиях. Ленинград; 1962.
11. Scheller E.V., Cotter P.A. Bordetella filamentous hemagglutinin and fimbriae: critical adhesins with unrealized vaccine potential. Pathog. Dis. 2015; 73(8): ftv079. https://doi.org/10.1093/femspd/ftv079
12. Serra D.O., Conover M.S., Arnal L., Sloan G.P., Rodriguez M.E., Yantorno O.M., et al. FHA-mediated cell-substrate and cell-cell adhesions are critical for Bordetella pertussis biofilm formation on abiotic surfaces and in the mouse nose and the trachea. PLoS One. 2011; 6(12): e28811. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0028811
13. Чупринина Р.П., Алексеева И.А. Возможность повышения иммуногенной активности и стабильности цельноклеточ- ного коклюшного компонента комбинированных вакцин. Эпидемиология и вакцинопрофилактика. 2014; (2): 89–95.
14. Scanlon K., Skerry C., Carbonetti N. Role of major toxin virulence factors in pertussis infection and disease pathogenesis. Adv. Exp. Med. Biol. 2019; 1183: 35–51. https://doi.org/10.1007/5584_2019_403
15. Carbonetti N.H. Contribution of pertussis toxin to the pathogenesis of pertussis disease. Pathog. Dis. 2015; 73(8): ftv073. https://doi.org/10.1093/femspd/ftv073
Journal of microbiology, epidemiology and immunobiology. 2021; 98: 283-289
Effect of antibodies to agglutinogens 1 and 2, filamentous hemagglutinin and pertussis toxin on formation of Bordetella pertussis biofilms on abiotic substrate
https://doi.org/10.36233/0372-9311-110Abstract
Aim. Study of the effect of antibodies to agglutinogens 1 and 2, filamentous hemagglutinin (FHA) and pertussis toxin (PT) on the formation of biofilms by Bordetella pertussis strains on the abiotic substrate.
Materials and methods. Vaccine-derived and freshly isolated strains of B. pertussis were used. Cultures of strains grown on a dense nutrient medium were used as an inoculum for obtaining biofilms. The intensity of biofilm formation in round-bottomed polystyrene 96-well plates in the presence of antisera to agglutinogens 1 and 2, antiserum to FHA, and monoclonal antibodies (MСА) to the S1, S2, and S3 subunits of PT was evaluated by staining with 0.1% gentian-violet solution.
Results. Most of the studied strains were sensitive to antibodies, which was manifested in complete suppression of biofilm formation. All strains were sensitive to antiserum to agglutinogen 1, antiserum to FHA, and MCA to the S2 subunit of KT. Three out of 4 studied strains with this agglutinogen in their composition were sensitive to antiserum to agglutinogen 2: No. 475 (serotype 1.2.3), No. 317 (serotype 1.2.3) and No. 178 (serotype 1.2.0). Relative resistance to antiserum was detected only in serotype 1.2.0 strain No. 305, but with minimal dilution, the intensity of biofilm formation was 1.8 times lower than in the control group. Strains No. 703 (serotype 1.0.3) and No. 287 (serotype 1.0.3) that did not have agglutinogen 2 were resistant to antiserum. Four and 5 out of the 6 strains used were sensitive to the S1 and S3 subunits of PT, respectively. Strain No. 305 was resistant to MCA to the S1 and S3 subunits, and strain No. 287 to MCA to the S1 subunit. At the same time, the intensity of biofilm formation was 2 and 1.8 times lower than in the control at the minimum MCA dilution.
Conclusion. These data indicate that the growth of biofilms of B. pertussis strains is suppressed by antibodies both to the surface structures of the microbial cell (agglutinogens 1 and 2, FHA) and to the S1, S2 and S3 subunits of PT.
References
1. Barkoff A.M., He Q. Molecular epidemiology of Bordetella pertussis. Adv. Exp. Med. Biol. 2019; 1183: 19–33. https://doi.org/10.1007/5584_2019_402
2. Nieves D.J., Heininger U. Bordetella pertussis. Microbiol. Spectr. 2016; 4(3). https://doi.org/10.1128/microbiolspec.EI10-0008-2015
3. Borisova O.Yu., Gadua N.T., Pimenova A.S., Petrova M.S., Popova O.P., Aleshkin V.A. i dr. Struktura populyatsii shtammov vozbuditelya koklyusha na territorii Rossii. Epi- demiologiya i vaktsinoprofilaktika. 2016; 15(4): 22–8.
4. Subbotina K.A., Fel'dblyum I.V., Kochergina E.A., Lekhti- na N.A. Epidemiologicheskoe obosnovanie k izmeneniyu strategii i taktiki spetsificheskoi profilaktiki koklyu- sha v sovremennykh usloviyakh. Epidemiologiya i vaktsinopro- filaktika. 2019; 18(2): 27-33. https://doi.org/10.31631/2073-3046-2019-18-2-27-33
5. Di Mattia G., Nicolai A., Frassanito A., Petrarca L., Nenna R., Midulla F. Pertussis: new preventive strategies for an old disease. Paediatr. Respir. Rev. 2019; 29: 68–73. https://doi.org/10.1016/j.prrv.2018.03.011
6. Del Pozo J.L. Biofilm-related disease. Expert Rev. Anti Infect Ther. 2018; 16(1): 51–65. https://doi.org/10.1080/14787210.2018.1417036
7. Dunne W.M.Jr. Bacterial adhesion: seen any good biofilms lately? Clin. Microbiol. Rev. 2002; 15(2): 155–66. https://doi.org/10.1128/CMR.15.2.155-166.2002
8. Cattelan N., Dubey P., Arnal L., Yantorno O.M., Deora R. Bordetella biofilms: a lifestyle leading to persistent infections. Pathog. Dis. 2016; 74(1): ftv108. https://doi.org/10.1093/femspd/ftv108
9. Zaitsev E.M., Britsina M.V., Ozeretskovskaya M.N., Mer- tsalova N.U., Bazhanova I.G. Kul'tivirovanie bioplenok Bordetella pertussis na abioticheskom substrate. Zhurnal mi- krobiologii epidemiologii i immunobiologii. 2019; 96(1): 49–53. https://doi.org/10.36233/0372-9311-2019-1-49-53
10. Ashmarin I.P., Vorob'ev A.A. Statisticheskie metody v mikrobiologicheskikh issledovaniyakh. Leningrad; 1962.
11. Scheller E.V., Cotter P.A. Bordetella filamentous hemagglutinin and fimbriae: critical adhesins with unrealized vaccine potential. Pathog. Dis. 2015; 73(8): ftv079. https://doi.org/10.1093/femspd/ftv079
12. Serra D.O., Conover M.S., Arnal L., Sloan G.P., Rodriguez M.E., Yantorno O.M., et al. FHA-mediated cell-substrate and cell-cell adhesions are critical for Bordetella pertussis biofilm formation on abiotic surfaces and in the mouse nose and the trachea. PLoS One. 2011; 6(12): e28811. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0028811
13. Chuprinina R.P., Alekseeva I.A. Vozmozhnost' povysheniya immunogennoi aktivnosti i stabil'nosti tsel'nokletoch- nogo koklyushnogo komponenta kombinirovannykh vaktsin. Epidemiologiya i vaktsinoprofilaktika. 2014; (2): 89–95.
14. Scanlon K., Skerry C., Carbonetti N. Role of major toxin virulence factors in pertussis infection and disease pathogenesis. Adv. Exp. Med. Biol. 2019; 1183: 35–51. https://doi.org/10.1007/5584_2019_403
15. Carbonetti N.H. Contribution of pertussis toxin to the pathogenesis of pertussis disease. Pathog. Dis. 2015; 73(8): ftv073. https://doi.org/10.1093/femspd/ftv073
