ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВИРУЛЕНТНЫХ СВОЙСТВ ПАТОГЕННЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ IN VITRO: СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

Статья в Elpub

Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2016; : 100-108

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВИРУЛЕНТНЫХ СВОЙСТВ ПАТОГЕННЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ IN VITRO: СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

Шмелькова Т. П., Сазанова Е. В., Кравцов А. Л., Милюкова Т. А., Попов Ю. А., Бойко А. В., Девдариани З. Л., Щуковская Т. Н.

https://doi.org/10.36233/0372-9311-2016-6-100-108

Аннотация

Проанализированы различные методы оценки вирулентных свойств возбудителей инфекционных болезней in vitro: молекулярно-генетические, культурально-биохимические, иммунологические, физиологические. Отмечены преимущественное использование молекулярно-генетических методов, целесообразность комплексного подхода, актуальность поиска новых информативных показателей вирулентности. Исследование биологических свойств патогенов in vitro является первым скрининговым этапом оценки их вирулентности.

Список литературы

1. Бойко А.В., БойкоО.В. Рибонуклеазная активность бактерий как фактор персистенции некоторых возбудителей сапронозных инфекций. Журн. микробиол. 1997,4: 71-73.

2. БрилисВ.И., БрилинеТ.А., ЛенцерА.А., ЛенцерХ.П. Методика изучения адгезивного процесса микроорганизмов. Лаб. дело. 1986, 4: 210-212.

3. Бухарин О.В., Бойко А.В., Журавлева Л.А. Факторы персистенции и (или) патогенности вибрионов и аэромонад различной экотопической принадлежности. Журн. микробиол. 1998, 5: 30-33.

4. Бухарин О.В., Валышева И.В., Карташова О.Л., Сычева М.В. Характеристика вирулентного потенциала клинических изолятов энтерококков. Журн. микробиол. 2013, 3: 12-18.

5. Бухарин О.В., Чернова О.Л., Матюшина С.Б. Способность стафилококков к инактивации карнозина. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 1999, 5: 545-546.

6. Гинцбург А.Л., Костюкова Н.Н. Аналитический обзор НИР, выполненных к 31 декабря 2013 г. в рамках комплексной проблемы, координируемой научным советом по микробиологии 46.0. Журн. микробиол. 2014, 4: 120-125.

7. Горовиц Э.С., Карпунина Т.И. Морфометрический анализ в оценке вирулентности Candida albicans. Клиническая лабораторная диагностика. 2005, 9: 29-30.

8. Еременко Е.И., Буравцева Н.П., Фунтикова Т.Н. Способ дифференциации штаммов сибиреязвенного микроба по вирулентности in vitro. Патент РФ на изобретение 2101351, 1998.

9. Король Е.В., Меринова Л.К., Нехезина М.О., Шубникова Е.В. Цитотоксическое действие Burkholderia cepacia на клетки Tetrahymena pyriformis при совместном культивировании. Вестник Волгоградского гос. мед. университета. 2014, 1 (49): 125-127.

10. Костюкова Н.Н., Бехало В.А. Пневмококковые биопленки как форма персистенции: образование, структура, роль в патогенезе, иммунный ответ. Журн. микробиол. 2015, 4: 55-62.

11. Кравцов А. Л. Проточно-цитофлуориметрическое исследование бактерицидных гранул в фагоцитах крови животных с различной видовой чувствительностью к экспериментальному заражению чумой. Журн. микробиол. 2015, 1: 23-31.

12. Лабораторная диагностика опасных инфекционных болезней. Практическое руководство. Г.Г. Онищенко, В.В. Кутырев (ред.). М., 201.

13. Напалкина Г.М., Корсакова И.И., Храпова Н.П., Пивень Н.Н., Ломова Л.В., Булатова Т.В. Дифференциация патогенных и непатогенных буркхольдерий с помощью ракетного иммуноэлектрофореза. Проблемы особо опасных инфекций. 2010, 4 (106): 37-38.

14. Носков А.Н. Молекулярные аспекты патогенеза сибирской язвы. Журн. микробиол. 2014,4: 92-101.

15. Осина Н.А., Бугоркова Т.В., Кутырев В.В., Куклев В.Е. Набор и способ ускоренной идентификации чумного микроба с одновременной дифференциацией вирулентных и авирулентных штаммов Yersinia pestis, определением их плазмидного профиля. Патент РФ 2473701, 2013.

16. Пустовалов В.Л., Васильева Г.И., Киселева А.К. Устойчивость к фагоцитозу вирулентных штаммов чумного микроба в зависимости от температуры культивирования. Вопросы профилактики природноочаговых инфекций. Саратов, 1983, с. 16-21.

17. Самсонова А.П., Петров Е.М., Аляпкина Ю.С., Алексеева Н.В., Земская М.С., Терехов А. А., Гинцбург А. Л., Ананьина Ю.В. Ген, кодирующий липопротеин внешней мембраны LipL32, как генетическая мишень для разработки схем дифференциации и генотипирования лептоспир. Мол. генет. микробиол. вирусол. 2008, 1: 3-8.

18. Специализированные противоэпидемические бригады (СПЭБ): эволюция научной концепции и практического применения. Г.Г. Онищенко, В.В. Кутырев (ред.). ООО Буква, 2014.

19. Сычева М.В., Карташова О.Л. Биологические свойства энтерококков различного происхождения. Журн. микробиол. 2015, 2: 11-14.

20. Уткина Т.М., Попова Л.П., Карташова О.Л., Хазеева Г.Д., Халиуллина А.А. Фенотипическая характеристика и генетические детерминанты патогенности Staphylococcus aureus, выделенные у бактерионосителей, проживающих на территориях с разным уровнем антропогенного загрязнения воздушной среды. Журн. микробиол. 2015, 4: 35-40.

21. Филиппова Л.В., Фролова Е.В., Учеваткина А.Е., Васильева Н.В., Киселева Е.П. Продукция цитокинов макрофагами при взаимодействии со штаммами Cryptococcus neoformans разной вирулентности in vitro. Проблемы медицинской микологии. 2011, 3:45-49.

22. Blachette-Cain К., Hinojosa С.A., Akula Suresh Babu R. et al. Streptococcus pneumoniae biofilm formation is strain dependent, multifactorial, and associated with reduced invasiveness and immunoreactivity during colonization. mBio. 2013, 4 (5): e00713-00745.

23. Brinkmann V., Reichard U., Goosmann C. et al. Neutrophil extracellular traps kill bacteria. Science. 2004, 303: 1532-1535.

24. Castro J., Alves R, Sousa C. et al. Usingan in-vitro biofilm model to assess the virulence potential ofbacterial vaginosis or non-bacterial vaginosis Gardnerella vaginalis isolates. Scientific Reports. 2015, 5: doi: 10.1038/srepll640.

25. Champion P.A.D. Disconnecting in vitro ESX-1 secretion from mycobacterial virulence. J. Bacteriol. 2013, 195 (24): 5418-5420.

26. Clark T.R., Noriea N.F., Bublitz D.C. et al. Comparative genome sequencing of Rickettsia rickettsii strains that differ in virulence. Infect. Immun. 2015, 83: 1568-1576. doi: 10.1128/ IAI.03140-14.

27. DArgenio D.A., Gallagher L.A., Berg C.A. et al. Drosophila as a model host for Pseudomonas aeruginosa infection. J. Bacteriol. 2001, 183:1466-1471.

28. Domenech M., Ramos-Sevillano E., Garcia E. et al. Biofilm formation avoids complements immunity and phagocytosis of Streptococcus pneumoniae. Infect. Immun. 2013, 81: 2606-2615.

29. Gat O., Grosfeld H., Ariel N. et al. Search for Bacillus anthracis potential vaccine candidates byafunctional genomic-serologic screen. Infect. Immun. 2006,74(7): 3987-4001. doi: 10.1128/ IAI.00174-06.

30. Golovliov I., Ericsson M, Sandstrom G. et al. Identification of proteins of Francisella tularensis induced during growth in macrophages and cloning of the gene encoding a prominently induced 23-kilodalton protein. Infect. Immun. 1997, 65 (6): 2183-2189.

31. Humphrey T.J., Williams A., McAlpine K. et al. Isolates of Salmonella enteritidis PT4 with enhanced heat and acid tolerance are more virulent in mice and more invasive in chickens. Epidemiol. Infect. 1996,117: 79-88.

32. Inglis T.J.J., Rigby P., Robertson T.A. et al. Interaction between Burkholderia pseudomallei and Acanthamoeba species results in coiling phagocytosis, endamebic bacterial survival, and escape. Infect. Immun. 2000, 68 (3): 1681-1686.

33. KingE.O., Frobisher M., ParsonsE.I. In vitro testforvirulenceofCorynebacteriumdiphtheriae. Amer. J. Public Health and Nation's Health. 1949, 39 (10): 1314-20. doi: 10.2105/ AJPH.39.10.1314.

34. Laheij A., Loveren C., Deng D. et al. The impact of virulence factors of Porphyromonas gingivalis on wound healing in vitro. J. Oral Microbiol. 2015,7:27543. http://dx.doi.org/10.3402/ jom.v7.27543.

35. Lee M.J., Liu H., Barker B.M. The fungal exopolysaccharide galactosaminogalactan mediates virulence by enhancing resistance to neutrophil extracellular traps. PLoS Pathog. 2015, 22. doi: 10.1371/joumal.ppat. 1005187.

36. Lu S., Manges A.R., Xu Y. et al. Analysis of virulence of clinical isolates of Salmonella enteritidis in vivo and in vitro. Infect. Immun. 1999,67 (11): 5651-5657.

37. Mock M., Fouet A. Anthrax. Annu. Rev. Microbiol. 2001, 55: 647-671.

38. Nano F.E., Zhang N., Cowley S.C. et al. AFrancisella tularensis pathogenicity island required for intramacrophage growth. J. Bacteriol. 2004, 186 (19): 6430-6436. doi: 10.1128/ JB. 186.19.6430-6436.2004.

39. Novick R.P., Geisinger E. Quorum sensing in staphylococci. Annu. Rev. Genet. 2008, 42: 541-546.

40. O’Toole G., Kaplan H.B., Kolter R. Biofilm formation as microbial development. Annu. Rev Microbiol. 2000, 54: 49-79.

41. Panayidou S., Ioannidou E., Apidianakis Y. Human pathogenic bacteria, fungi, and viruses in Drosophila: Disease modeling, lessons, and shortcomings. Virulence. 2014, 5 (2): 253-269.

42. Rahme L.G., Ausubel F. M., Cao H. et al. Plants and animals share functionally common bacterial virulence factors. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2000, 97: 8815-8821.

43. Rajashekara G., Glasner J.D., Glover D.A. et al. Comparative whole-genome hybridization reveals genomic islands in Brucella species. J. Bacteriol. 2004, 186 (15): 5040-5051.

44. Riyara D., Buddhisa S., Korbsrisate S. et al. Neutrophil extracellular traps exhibit antibacterial activity against Burkholderia pseudomallei and influenced by bacterial and host factors. Infec. Immun. 2012, 80(11): 3921-3929.

45. Seper A., Hosseinzadeh A., Gorkiewicz G. et al. Vibrio cholerae evades neutrophil extracellular traps by the activity of two extracellular nucleases. PLoS Pathog. 2013, 9(9): el003614. doi: 10.1371/ journal, ppat. 1003614.

46. Tyndall R.L., Hand R.E., Mann R.C. et al. Application of flow cytometry to detection and characterization of Legionella spp. Appl. Environ. Microbiol. 1985, 49 (4): 852-857.

47. Wartha F., Beiter K., Albiger B. et al. Capsule and D-alanylated lipoteichoic acids protect Streptococcus pneumoniae against neutrophil extracellular traps. Cell. Micro. 2007, 9: 1162-1171.

48. Wertheim H.F., Waish E., Choudhurry R. et al. Key role for clumping factor В in Staphylococcus aureus nasal colonization of humans. PloS Med. 2008, 5 (1): 17.

49. Williamson D.A., Mills G., Johnson J.R. et al. In vivo correlates of molecularly inferred virulence among extraintestinal pathogenic Escherichia coli (ExPEC) in the wax moth Galleria mellonella model system. Virulence. 2014, 5 (3): 388-393.

50. Yoong P., Cywes-Bentley C., Pier G.B. et al. Poly-N-acetylglucosamine expression by wild-type Yersinia pestis is maximal at mammalian, not flea, temperatures. mBio. 2012, 3(4): e00217-12.doi:10.1128/mBio.00217-12.

Journal of microbiology, epidemiology and immunobiology. 2016; : 100-108

DETERMINATION OF VIRULENCE PROPERTIES OF PATHOGENIC MICROORGANISMS IN VITRO: STATE-OF-ART

Shmelkova T. P., Sazanova E. V., Kravtsov A. L., Malyukova T. A., Popov Yu. A., Boiko A. V., Devdariani Z. L., Schukovskaya T. N.

https://doi.org/10.36233/0372-9311-2016-6-100-108

Abstract

Various methods for evaluation of virulence properties of causative agents of infectious diseases in vitro were analyzed: molecular-genetic, cultural-biochemical, immunologic, physiologic. Predominant use of molecular-genetic methods, expediency of a complex approach, relevance of search of novel informative parameters of virulence are noted. Study of biological properties of pathogens in vitro is the first screening stage of evaluation of their virulence.

References

1. Boiko A.V., BoikoO.V. Ribonukleaznaya aktivnost' bakterii kak faktor persistentsii nekotorykh vozbuditelei sapronoznykh infektsii. Zhurn. mikrobiol. 1997,4: 71-73.

2. BrilisV.I., BrilineT.A., LentserA.A., LentserKh.P. Metodika izucheniya adgezivnogo protsessa mikroorganizmov. Lab. delo. 1986, 4: 210-212.

3. Bukharin O.V., Boiko A.V., Zhuravleva L.A. Faktory persistentsii i (ili) patogennosti vibrionov i aeromonad razlichnoi ekotopicheskoi prinadlezhnosti. Zhurn. mikrobiol. 1998, 5: 30-33.

4. Bukharin O.V., Valysheva I.V., Kartashova O.L., Sycheva M.V. Kharakteristika virulentnogo potentsiala klinicheskikh izolyatov enterokokkov. Zhurn. mikrobiol. 2013, 3: 12-18.

5. Bukharin O.V., Chernova O.L., Matyushina S.B. Sposobnost' stafilokokkov k inaktivatsii karnozina. Byulleten' eksperimental'noi biologii i meditsiny. 1999, 5: 545-546.

6. Gintsburg A.L., Kostyukova N.N. Analiticheskii obzor NIR, vypolnennykh k 31 dekabrya 2013 g. v ramkakh kompleksnoi problemy, koordiniruemoi nauchnym sovetom po mikrobiologii 46.0. Zhurn. mikrobiol. 2014, 4: 120-125.

7. Gorovits E.S., Karpunina T.I. Morfometricheskii analiz v otsenke virulentnosti Candida albicans. Klinicheskaya laboratornaya diagnostika. 2005, 9: 29-30.

8. Eremenko E.I., Buravtseva N.P., Funtikova T.N. Sposob differentsiatsii shtammov sibireyazvennogo mikroba po virulentnosti in vitro. Patent RF na izobretenie 2101351, 1998.

9. Korol' E.V., Merinova L.K., Nekhezina M.O., Shubnikova E.V. Tsitotoksicheskoe deistvie Burkholderia cepacia na kletki Tetrahymena pyriformis pri sovmestnom kul'tivirovanii. Vestnik Volgogradskogo gos. med. universiteta. 2014, 1 (49): 125-127.

10. Kostyukova N.N., Bekhalo V.A. Pnevmokokkovye bioplenki kak forma persistentsii: obrazovanie, struktura, rol' v patogeneze, immunnyi otvet. Zhurn. mikrobiol. 2015, 4: 55-62.

11. Kravtsov A. L. Protochno-tsitofluorimetricheskoe issledovanie bakteritsidnykh granul v fagotsitakh krovi zhivotnykh s razlichnoi vidovoi chuvstvitel'nost'yu k eksperimental'nomu zarazheniyu chumoi. Zhurn. mikrobiol. 2015, 1: 23-31.

12. Laboratornaya diagnostika opasnykh infektsionnykh boleznei. Prakticheskoe rukovodstvo. G.G. Onishchenko, V.V. Kutyrev (red.). M., 201.

13. Napalkina G.M., Korsakova I.I., Khrapova N.P., Piven' N.N., Lomova L.V., Bulatova T.V. Differentsiatsiya patogennykh i nepatogennykh burkkhol'derii s pomoshch'yu raketnogo immunoelektroforeza. Problemy osobo opasnykh infektsii. 2010, 4 (106): 37-38.

14. Noskov A.N. Molekulyarnye aspekty patogeneza sibirskoi yazvy. Zhurn. mikrobiol. 2014,4: 92-101.

15. Osina N.A., Bugorkova T.V., Kutyrev V.V., Kuklev V.E. Nabor i sposob uskorennoi identifikatsii chumnogo mikroba s odnovremennoi differentsiatsiei virulentnykh i avirulentnykh shtammov Yersinia pestis, opredeleniem ikh plazmidnogo profilya. Patent RF 2473701, 2013.

16. Pustovalov V.L., Vasil'eva G.I., Kiseleva A.K. Ustoichivost' k fagotsitozu virulentnykh shtammov chumnogo mikroba v zavisimosti ot temperatury kul'tivirovaniya. Voprosy profilaktiki prirodnoochagovykh infektsii. Saratov, 1983, s. 16-21.

17. Samsonova A.P., Petrov E.M., Alyapkina Yu.S., Alekseeva N.V., Zemskaya M.S., Terekhov A. A., Gintsburg A. L., Anan'ina Yu.V. Gen, kodiruyushchii lipoprotein vneshnei membrany LipL32, kak geneticheskaya mishen' dlya razrabotki skhem differentsiatsii i genotipirovaniya leptospir. Mol. genet. mikrobiol. virusol. 2008, 1: 3-8.

18. Spetsializirovannye protivoepidemicheskie brigady (SPEB): evolyutsiya nauchnoi kontseptsii i prakticheskogo primeneniya. G.G. Onishchenko, V.V. Kutyrev (red.). OOO Bukva, 2014.

19. Sycheva M.V., Kartashova O.L. Biologicheskie svoistva enterokokkov razlichnogo proiskhozhdeniya. Zhurn. mikrobiol. 2015, 2: 11-14.

20. Utkina T.M., Popova L.P., Kartashova O.L., Khazeeva G.D., Khaliullina A.A. Fenotipicheskaya kharakteristika i geneticheskie determinanty patogennosti Staphylococcus aureus, vydelennye u bakterionositelei, prozhivayushchikh na territoriyakh s raznym urovnem antropogennogo zagryazneniya vozdushnoi sredy. Zhurn. mikrobiol. 2015, 4: 35-40.

21. Filippova L.V., Frolova E.V., Uchevatkina A.E., Vasil'eva N.V., Kiseleva E.P. Produktsiya tsitokinov makrofagami pri vzaimodeistvii so shtammami Cryptococcus neoformans raznoi virulentnosti in vitro. Problemy meditsinskoi mikologii. 2011, 3:45-49.

22. Blachette-Cain K., Hinojosa S.A., Akula Suresh Babu R. et al. Streptococcus pneumoniae biofilm formation is strain dependent, multifactorial, and associated with reduced invasiveness and immunoreactivity during colonization. mBio. 2013, 4 (5): e00713-00745.