Альманах клинической медицины. 2017; 45: 154-158
Способность к адгезии типовых и биопленочных культур токсигенных штаммов Corynebacterium diphtheriaе
https://doi.org/10.18786/2072-0505-2017-45-2-154-158Аннотация
Актуальность. Адгезия и способность к образованию биопленки рассматриваются среди ведущих факторов патогенности Corynebacterium diphtheriaе, обусловливающих формирование бактерионосительства. Именно за счет бактерионосительства осуществляется циркуляция штаммов возбудителя дифтерии в межэпидемический период. Цель – определение и сравнительный анализ адгезивной активности типовых и биопленочных культур токсигенных штаммов C. diphtheriae. Материал и методы. Исследованы типовые и биопленочные (120- и 720-часовые) культуры штаммов C. diphtheriae. Их тестирование на способность формировать биопленку проводили по методике P. Watnick (2000). Способность к адгезии исследовали на культуре клеток карциномы фарингеального эпителия HEp-2 при различных временных экспозициях (2, 8, 18 часов). Количество C. diphtheriae, адгезированных на клетках НEр-2, определяли путем высева смыва на 20% сывороточный агар с последующим подсчетом среднего количества колониеобразующих единиц (КОЕ) в 1 мл. Результаты. Все типовые и биопленочные культуры исследованных штаммов токсигенных C. diphtheriae обладали адгезивной активностью разной степени выраженности. При этом наиболее высокие показатели адгезии обнаружены у циркулирующего штамма C. diphtheriae gravis tox+ (от 0,26 ± 0,01 до 203,3 ± 3,3 КОЕ/мл), что отличалось от аналогичных показателей у других исследованных штаммов (от 0,03 ± 0,003 до 0,20 ± 0,01 КОЕ/мл). Наименьшей адгезивной активностью при 2-часовой экспозиции культивирования обладали как типовая, так и биопленочные культуры штамма C. diphtheriae gravis tox+ № 6765, при 8- и 18-часовой – штаммов C. diphtheriae gravis с «молчащим» tox-геном и C. diphtheriae mitis tox+ № 269. У всех культур токсигенных штаммов C. diphtheriae способность к адгезии в динамике статистически значимо (р ≤ 0,05) увеличивалась к 8- и 18-му часу культивирования. Заключение. Наиболее выраженные адгезивные свойства из всех исследованных токсигенных штаммов возбудителя дифтерии характерны для циркулирующего штамма C. diphtheriae gravis tox+.
Список литературы
1. Харсеева ГГ, Москаленко ЕП, Трухачев АЛ, Митрофанова ТВ. Патогенные свойства С. diphtheriae, циркулирующих в г. Ростове-на-Дону и Ростовской области в межэпидемический период. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2006;(6):6–9.
2. Костюкова НН, Карась СР. Адгезивная активность дифтерийных штаммов в зависимости от особенностей вызываемого ими инфекционного процесса. Журнал микробиологии. 1991;(11):24–7.
3. Ott L, Höller M, Gerlach RG, Hensel M, Rheinlaender J, Schäffer TE, Burkovski A. Corynebacterium diphtheriae invasion-associated protein (DIP1281) is involved in cell surface organization, adhesion and internalization in epithelial cells. BMC Microbiol. 2010;10:2. doi:10.1186/1471-2180-10-2.
4. Rogers EA, Das A, Ton-That H. Adhesion by pathogenic corynebacteria. Adv Exp Med Biol. 2011;715:91–103. doi:10.1007/978-94-007-0940-9_6.
5. Burkovski A. Cell envelope of corynebacteria: structure and influence on pathogenicity. ISRN Microbiol. 2013;2013:935736. doi:10.1155/2013/935736.
6. Mandlik A, Swierczynski A, Das A, Ton-That H. Pili in Gram-positive bacteria: assembly, involvement in colonization and biofilm development. Trends Microbiol. 2008;16(1):33–40. doi:10.1016/j.tim.2007.10.010.
7. Moreira LO, Mattos-Guaraldi AL, Andrade AF. Novel lipoarabinomannan-like lipoglycan (CdiLAM) contributes to the adherence of Corynebacterium diphtheriae to epithelial cells. Arch Microbiol. 2008;190(5):521–30. doi:10.1007/s00203-008-0398-y.
8. Colombo AV, Hirata R Jr, de Souza CM, Monteiro-Leal LH, Previato JO, Formiga LC, Andrade AF, Mattos-Guaraldi AL. Corynebacterium diphtheriae surface proteins as adhesins to human erythrocytes. FEMS Microbiol Lett. 2001;197(2):235–9. doi:10.1111/j.1574-6968.2001.tb10609.x.
9. Sabbadini PS, Assis MC, Trost E, Gomes DL, Moreira LO, Dos Santos CS, Pereira GA, Nagao PE, Azevedo VA, Hirata Júnior R, Dos Santos AL, Tauch A, Mattos-Guaraldi AL. Corynebacterium diphtheriae 67-72p hemagglutinin, characterized as the protein DIP0733, contributes to invasion and induction of apoptosis in HEp-2 cells. Microb Pathog. 2012;52(3): 165–76. doi:10.1016/j.micpath.2011.12.003.
10. Харсеева ГГ, Алиева АА. Адгезия Corynebacterium diphtheriaе: роль поверхностных структур и механизм формирования. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2014;(4):109–17.
11. Sued BP, Pereira PM, Faria YV, Ramos JN, Binatti VB, Santos KR, Seabra SH, Hirata R Júnior, Vieira VV, Mattos-Guaraldi AL, Pereira JA. Sphygmomanometers and thermometers as potential fomites of Staphylococcus haemolyticus: biofilm formation in the presence of antibiotics. Mem Inst Oswaldo Cruz. 2017;112(3): 188–95. doi:10.1590/0074-02760160381.
12. Харсеева ГГ, Миронов АЮ, Фролова ЯН, Лабушкина АВ. Биологические свойства Сorynebacterium diphtheriaе в составе биопленки. Иммунопатология, аллергология, инфектология. 2012;(4):88–91.
13. Pizarro-Cerdá J, Cossart P. Bacterial adhesion and entry into host cells. Cell. 2006;124(4): 715–27. doi:10.1016/j.cell.2006.02.012.
14. Харсеева ГГ, ред. Дифтерия: микробиологические и иммунологические аспекты. М.: Практическая медицина; 2014. 241 с.
15. Харсеева ГГ, Миронов АЮ, Фролова ЯН, Лабушкина АВ. Способность к формированию биопленки возбудителем дифтерии. Клиническая лабораторная диагностика. 2013;(2): 36–8.
16. Watnick P, Kolter R. Biofilm, city of microbes. J Bacteriol. 2000;182(10):2675–9. doi:10.1128/JB.182.10.2675-2679.2000.
17. Ott L, Höller M, Rheinlaender J, Schäffer TE, Hensel M, Burkovski A. Strain-specific differences in pili formation and the interaction of Corynebacterium diphtheriae with host cells. BMC Microbiol. 2010;10:257. doi:10.1186/1471-2180-10-257.
Almanac of Clinical Medicine. 2017; 45: 154-158
Adhesivity оf standard and biofilm cultures of toxigenic Corynebacterium diphtheriaе strains
https://doi.org/10.18786/2072-0505-2017-45-2-154-158Abstract
Background: Adhesion and ability to form a biofilm are considered among the leading pathogenicity factors of Corynebacterium diphtheriaе, responsible for bacterial carriage. It is exactly bacterial carriage that ensures the circulation of diphtheria pathogen strains in the inter-epidemic periods. Aim: To assess and compare adhesivity of standard and biofilm cultures of toxigenic C. diphtheriae strains. Materials and methods: We studied standard and biofilm (120 and 720 hour) cultures of C. diphtheriae strains. Their ability to form a biofilm was tested according to P. Watnick (2000). Adhesivity was assessed in the pharyngeal epithelial carcinoma Hep-2 cell culture with various time exposures (2, 8, and 18 hours). The amounts of C. diphtheriae adhered to Нер-2 cells were measured by culturing the swabs in the 20% serum agar with subsequent calculation of mean numbers of colony-forming units (CFU) per 1 mL. Results: All standard and biofilm cultures of the studied toxigenic strains of C. diphtheriae had adhesive properties of various degrees. The highest adhesivity was found in a circulating strain C. diphtheriae gravis tox+ (from 0.26 ± 0.01 to 203.3 ± 3.3 CFU/mL), which differed from the same parameters in other strains studied (from 0.03 ± 0.003 to 0.20 ± 0.01 CFU/mL). The lowest adhesivity after a 2-hour exposure was found both in the standard and biofilm cultures of C. diphtheriae gravis tox+ 6765, whereas after the exposure of 8 and 18 hours, the lowest adhesion properties were demonstrated by C. diphtheriae gravis with a “silent” tox gene and C. diphtheriae mitis tox+ 269. All cultures of toxigenic C. diphtheriae strains showed a statistically significant increase in their adhesivity (р ≤ 0.05) by 8 and 18 hour of cultivation. Conclusion: Circulating C. diphtheriae gravis tox+ strain demonstrated the highest adhesivity among all toxigenic strains of the diphtheria pathogens studied.
References
1. Kharseeva GG, Moskalenko EP, Trukhachev AL, Mitrofanova TV. Patogennye svoistva S. diphtheriae, tsirkuliruyushchikh v g. Rostove-na-Donu i Rostovskoi oblasti v mezhepidemicheskii period. Zhurnal mikrobiologii, epidemiologii i immunobiologii. 2006;(6):6–9.
2. Kostyukova NN, Karas' SR. Adgezivnaya aktivnost' difteriinykh shtammov v zavisimosti ot osobennostei vyzyvaemogo imi infektsionnogo protsessa. Zhurnal mikrobiologii. 1991;(11):24–7.
3. Ott L, Höller M, Gerlach RG, Hensel M, Rheinlaender J, Schäffer TE, Burkovski A. Corynebacterium diphtheriae invasion-associated protein (DIP1281) is involved in cell surface organization, adhesion and internalization in epithelial cells. BMC Microbiol. 2010;10:2. doi:10.1186/1471-2180-10-2.
4. Rogers EA, Das A, Ton-That H. Adhesion by pathogenic corynebacteria. Adv Exp Med Biol. 2011;715:91–103. doi:10.1007/978-94-007-0940-9_6.
5. Burkovski A. Cell envelope of corynebacteria: structure and influence on pathogenicity. ISRN Microbiol. 2013;2013:935736. doi:10.1155/2013/935736.
6. Mandlik A, Swierczynski A, Das A, Ton-That H. Pili in Gram-positive bacteria: assembly, involvement in colonization and biofilm development. Trends Microbiol. 2008;16(1):33–40. doi:10.1016/j.tim.2007.10.010.
7. Moreira LO, Mattos-Guaraldi AL, Andrade AF. Novel lipoarabinomannan-like lipoglycan (CdiLAM) contributes to the adherence of Corynebacterium diphtheriae to epithelial cells. Arch Microbiol. 2008;190(5):521–30. doi:10.1007/s00203-008-0398-y.
8. Colombo AV, Hirata R Jr, de Souza CM, Monteiro-Leal LH, Previato JO, Formiga LC, Andrade AF, Mattos-Guaraldi AL. Corynebacterium diphtheriae surface proteins as adhesins to human erythrocytes. FEMS Microbiol Lett. 2001;197(2):235–9. doi:10.1111/j.1574-6968.2001.tb10609.x.
9. Sabbadini PS, Assis MC, Trost E, Gomes DL, Moreira LO, Dos Santos CS, Pereira GA, Nagao PE, Azevedo VA, Hirata Júnior R, Dos Santos AL, Tauch A, Mattos-Guaraldi AL. Corynebacterium diphtheriae 67-72p hemagglutinin, characterized as the protein DIP0733, contributes to invasion and induction of apoptosis in HEp-2 cells. Microb Pathog. 2012;52(3): 165–76. doi:10.1016/j.micpath.2011.12.003.
10. Kharseeva GG, Alieva AA. Adgeziya Corynebacterium diphtheriae: rol' poverkhnostnykh struktur i mekhanizm formirovaniya. Zhurnal mikrobiologii, epidemiologii i immunobiologii. 2014;(4):109–17.
11. Sued BP, Pereira PM, Faria YV, Ramos JN, Binatti VB, Santos KR, Seabra SH, Hirata R Júnior, Vieira VV, Mattos-Guaraldi AL, Pereira JA. Sphygmomanometers and thermometers as potential fomites of Staphylococcus haemolyticus: biofilm formation in the presence of antibiotics. Mem Inst Oswaldo Cruz. 2017;112(3): 188–95. doi:10.1590/0074-02760160381.
12. Kharseeva GG, Mironov AYu, Frolova YaN, Labushkina AV. Biologicheskie svoistva Sorynebacterium diphtheriae v sostave bioplenki. Immunopatologiya, allergologiya, infektologiya. 2012;(4):88–91.
13. Pizarro-Cerdá J, Cossart P. Bacterial adhesion and entry into host cells. Cell. 2006;124(4): 715–27. doi:10.1016/j.cell.2006.02.012.
14. Kharseeva GG, red. Difteriya: mikrobiologicheskie i immunologicheskie aspekty. M.: Prakticheskaya meditsina; 2014. 241 s.
15. Kharseeva GG, Mironov AYu, Frolova YaN, Labushkina AV. Sposobnost' k formirovaniyu bioplenki vozbuditelem difterii. Klinicheskaya laboratornaya diagnostika. 2013;(2): 36–8.
16. Watnick P, Kolter R. Biofilm, city of microbes. J Bacteriol. 2000;182(10):2675–9. doi:10.1128/JB.182.10.2675-2679.2000.
17. Ott L, Höller M, Rheinlaender J, Schäffer TE, Hensel M, Burkovski A. Strain-specific differences in pili formation and the interaction of Corynebacterium diphtheriae with host cells. BMC Microbiol. 2010;10:257. doi:10.1186/1471-2180-10-257.
