Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2021; 98: 59-64
Влияние антибиотиков на образование биоплёнки Streptococcus pyogenes в условиях in vitro
https://doi.org/10.36233/0372-9311-64Аннотация
Цель настоящей работы — изучение влияния антибиотиков оксациллина и цефазолина на рост культуры и образование биоплёнки штамма Streptococcus pyogenes 30М в условиях in vitro.
Материалы и методы. Формирование биоплёнок исследовали в световом и сканирующем электронном микроскопе, на стерильных покровных стёклах с использованием специальных питательных сред. Для выявления биоплёнки опытные образцы окрашивали водно-спиртовым раствором альцианового синего.
Результаты. Небольшие количественные дозы (0,01–0,1 мг) оксациллина и цефазолина, независимо от длительности их воздействия, не оказывали негативного влияния как на процесс формирования, так и на готовую стрептококковую биоплёнку. Увеличение количественных доз антибиотиков до 0,5 и 1,0 мг на стадии формирования биоплёнки стрептококка оказывало ингибирующее действие на рост микробных клеток и образование биоплёнки. При действии оксациллина и цефазолина в дозах 0,5 и 1,0 мг на сформированную биоплёнку сохранялась целостность стрептококковых цепочек и биоплёнки. При этом наблюдался эффект скручивания микробных цепочек в шарообразные формы с окрашенной биоплёнкой внутри. Кроме того, отмечалось стимулирующее воздействие цефазолина на готовую стрептококковую биоплёнку. При воздействии на сформированную биоплёнку высоких доз антибиотиков (2 мг и выше) наблюдался разрыв стрептококковых цепочек, при этом оксациллин оказывал разрушающее действие и на микробную биоплёнку. В аналогичных опытах с цефазолином биоплёнка сохранялась, несмотря на то что наблюдался также разрыв микробных цепочек.
Заключение. Выявлены значительные различия в действии испытанных антибиотиков как на зрелую биоплёнку штамма S. pyogenes 30М, так и на процесс её формирования.
Список литературы
1. Николаев Ю.А., Плакунов В.К. Биоплёнка — «город микробов» или аналог многоклеточного организма? Микробиология. 2007; 76(2): 149–63.
2. Kolari M. Attachment mechanisms and properties of bacterial biofilms on non-living surfaces: Diss. Helsinki; 2003.
3. Смирнова Т.А., Диденко Л.В., Азизбекян Р.Р., Романова Ю.М. Структурно-функциональная характеристика бактериальных биоплёнок. Микробиология. 2010; 79(4): 435–46.
4. Donlan R.M. Biofilms: Microbiol life on surfaces. Emerg. Infect. Dis. 2002; 8(9): 881–90. https://doi.org/10.3201/eid0809.020063
5. Гинцбург А.Л., Ильина Т.С., Романова Ю.М. «Quorum sensing» или социальное поведение бактерий. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2003; (5): 86–93.
6. Costerton J.W., Stewart P.S., Greenberg E.P. Bacterial biofilm: a common cause of persistent infections. Science. 1999; 284(5418): 1318–22. https://doi.org/10.1126/science.284.5418.1318
7. Шепелин И.А., Миронов А.Ю., Шепелин К.А. Антибиотики. Справочник бактериолога. М.; 2018.
8. Герхард Ф., ред. Методы общей бактериологии. Том 1. Пер. с англ. М.: Мир; 1983.
9. Данилова Т.А., Данилина Г.А., Аджиева А.А., Минко А.Г., Алексеева Н.А. Формирование биоплёнок стрептококками группы А разных типов и изучение влияния антибиотиков на этот процесс. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2015; (2): 50–4.
10. Данилова Т.А., Данилина Г.А., Аджиева А.А., Минко А.Г., Николаева Т.Н., Жуховицкий В.Г. и др. Влияние мирамистина и фоспренила на микробные биоплёнки. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2017; 163(4): 435–8. https://doi.org/10.1007/s10517-017-3823-x
11. Данилова Т.А., Смирнова Т.А., Данилина Г.А., Аджиева А.А., Андреевская С.Г., Шевлягина Н.В. и др. Морфологическое и ультраструктурное исследование особенностей биоплёнок, формируемых Streptococcus pyogenes, методами световой и электронной микроскопии. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2018; 165(1): 127–32. https://doi.org/10.1007/S10517-018-4110-1
Journal of microbiology, epidemiology and immunobiology. 2021; 98: 59-64
Influence of antibiotics on biofilm formation by Streptococcus pyogenes in vitro
https://doi.org/10.36233/0372-9311-64Abstract
Aim. To study the effect of the antibiotics oxacillin and cefazolin on culture growth and biofilm formation of Streptococcus pyogenes type 30M in vitro.
Materials and methods. The formation of biofilms was studied in light and scanning electron microscope, on sterile cover glasses using special nutrient medium. To identify the biofilm, experimental samples were stained with alcohol-water solution of alcian blue.
Results. Small quantitative doses (0.01–0.1 mg) of oxacillin and cefazoline, regardless of the duration of the exposure, did not have a negative effect both on the biofilm formation process and the formed streptococcal biofilm. An increase in quantitative doses of antibiotics to 0.5–1.0 mg at the stage of formation of Streptococcus biofilm had an inhibitory effect on the growth of microbial cells and the formation of biofilm. The integrity of streptococcal chains and biofilm was preserved when oxacillin and cefazoline were applied at a quantity of 0.5–1.0 mg to the formed biofilm. However, in some cases, the twisting of the chains in spherical shape with visible colored biofilm inside was observed. In addition, there was a stimulating effect of cefazoline on the formed Streptococcal biofilm. When the formed biofilm was exposed to high doses of antibiotics (2 mg or higher), a break of streptococcal chains was observed, while oxacillin had a destructive effect on the microbial biofilm. In similar experiments with cefazolin, the biofilm was preserved, despite the fact that the destruction of microbial chains was also observed.
Conclusion. Significant differences were found in the effect of tested antibiotics on both the mature S. pyogenes type 30M biofilm and the biofilm formation process.
References
1. Nikolaev Yu.A., Plakunov V.K. Bioplenka — «gorod mikrobov» ili analog mnogokletochnogo organizma? Mikrobiologiya. 2007; 76(2): 149–63.
2. Kolari M. Attachment mechanisms and properties of bacterial biofilms on non-living surfaces: Diss. Helsinki; 2003.
3. Smirnova T.A., Didenko L.V., Azizbekyan R.R., Romanova Yu.M. Strukturno-funktsional'naya kharakteristika bakterial'nykh bioplenok. Mikrobiologiya. 2010; 79(4): 435–46.
4. Donlan R.M. Biofilms: Microbiol life on surfaces. Emerg. Infect. Dis. 2002; 8(9): 881–90. https://doi.org/10.3201/eid0809.020063
5. Gintsburg A.L., Il'ina T.S., Romanova Yu.M. «Quorum sensing» ili sotsial'noe povedenie bakterii. Zhurnal mikrobiologii, epidemiologii i immunobiologii. 2003; (5): 86–93.
6. Costerton J.W., Stewart P.S., Greenberg E.P. Bacterial biofilm: a common cause of persistent infections. Science. 1999; 284(5418): 1318–22. https://doi.org/10.1126/science.284.5418.1318
7. Shepelin I.A., Mironov A.Yu., Shepelin K.A. Antibiotiki. Spravochnik bakteriologa. M.; 2018.
8. Gerkhard F., red. Metody obshchei bakteriologii. Tom 1. Per. s angl. M.: Mir; 1983.
9. Danilova T.A., Danilina G.A., Adzhieva A.A., Minko A.G., Alekseeva N.A. Formirovanie bioplenok streptokokkami gruppy A raznykh tipov i izuchenie vliyaniya antibiotikov na etot protsess. Zhurnal mikrobiologii, epidemiologii i immunobiologii. 2015; (2): 50–4.
10. Danilova T.A., Danilina G.A., Adzhieva A.A., Minko A.G., Nikolaeva T.N., Zhukhovitskii V.G. i dr. Vliyanie miramistina i fosprenila na mikrobnye bioplenki. Byulleten' eksperimental'noi biologii i meditsiny. 2017; 163(4): 435–8. https://doi.org/10.1007/s10517-017-3823-x
11. Danilova T.A., Smirnova T.A., Danilina G.A., Adzhieva A.A., Andreevskaya S.G., Shevlyagina N.V. i dr. Morfologicheskoe i ul'trastrukturnoe issledovanie osobennostei bioplenok, formiruemykh Streptococcus pyogenes, metodami svetovoi i elektronnoi mikroskopii. Byulleten' eksperimental'noi biologii i meditsiny. 2018; 165(1): 127–32. https://doi.org/10.1007/S10517-018-4110-1
