Влияние нейтрофилов и их экзопродуктов на биомассу биопленки, жизнеспособность бактерий и конъюгативный перенос в клетки Escherichia Coli
- Авторы: Масленникова И.Л.1, Некрасова И.В.1, Старчич Э.М.2, Кузнецова М.В.1
-
Учреждения:
- Институт экологии и генетики микроорганизмов Уральского отделения Российской академии наук
- Люблянский университет
- Выпуск: Том 14, № 3 (2024)
- Страницы: 511-518
- Раздел: КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
- URL: https://ogarev-online.ru/2220-7619/article/view/262073
- DOI: https://doi.org/10.15789/2220-7619-TIO-16691
- ID: 262073
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Цель данного исследования — изучить влияние нейтрофилов и их антимикробных факторов, перекиси водорода и дефензина α, на биомассу биопленки, жизнеспособность входящих в нее бактерий и эффективность конъюгативного переноса плазмиды pOX38:Cm от штамма E. coli N4i pOX38:Cm в разные штаммы E. coli (комменсальный К12 TG1 и уропатогенные DL82, R32, R45). Массивность биопленки реципиента E. coli К12 TG1 с донором E. coli N4i pOX38:Cm увеличивалась при добавлении нейтрофилов в концентрации 10⁵ кл/мл по сравнению с контролем, в то время как биомасса биопленки снижалась у уропатогенных штаммов E. coli DL82/E. coli R45 c донором с 10⁶/10⁴–10⁶ кл/мл нейтрофилов, соответственно. Выживаемость реципиентов E. coli К12 TG1 и трансконъюгантов в биопленке была выше при добавлении всех концентраций нейтрофилов по сравнению с контролем. Действие 0,1 мМ H₂O₂ увеличивало показатель биомассы биопленки E. coli DL82 и E. coli R45, а концентрации 0,5 мМ для DL82 и 0,5 мМ, 2,5 мМ для R45 снижали биомассу биопленки бактерий в составе конъюгативной смеси. Частота конъюгативного переноса плазмиды pOX38:Cm была ниже в присутствии 2,5 мМ H₂O₂ в биопленке N4i pOX38:Cm × DL82, а также в присутствии 0,5 и 2,5 мМ H₂O₂ в биопленке N4i pOX38:Cm × R45 по сравнению с контролем. Частота конъюгации от донора E. coli N4i pOX38:Cm в E. coli DL82 снижалась при добавлении 5 или 25 нг/мл дефензина α, а частота конъюгации в биопленке N4i pOX38: Cm × R45 снижалась при добавлении 5 нг/мл, тогда как при добавлении 25 нг/мл — увеличивалась.
Ключевые слова
Полный текст
Открыть статью на сайте журналаОб авторах
Ирина Леонидовна Масленникова
Институт экологии и генетики микроорганизмов Уральского отделения Российской академии наук
Автор, ответственный за переписку.
Email: I.Maslennikova1974@gmail.com
кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории иммунорегуляции
Россия, 614081, г. Пермь, ул. Голева, 13И. В. Некрасова
Институт экологии и генетики микроорганизмов Уральского отделения Российской академии наук
Email: I.Maslennikova1974@gmail.com
кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории иммунорегуляции
Россия, 614081, г. Пермь, ул. Голева, 13Эрьявец М. Старчич
Люблянский университет
Email: I.Maslennikova1974@gmail.com
кандидат биологических наук, профессор кафедры микробиологии биотехнического факультета
Словения, ЛюблянаМ. В. Кузнецова
Институт экологии и генетики микроорганизмов Уральского отделения Российской академии наук
Email: I.Maslennikova1974@gmail.com
доктор медицинских наук, ведущий научный сотрудник лаборатории молекулярной биотехнологии Института экологии и генетики микроорганизмов
Россия, 614081, г. Пермь, ул. Голева, 13Список литературы
- Данилов В.С., Зарубина А.П., Ерошников Г.Е., Соловьева Л.Н., Завильгельский Г.Б. Сенсорные биолюминесцентные системы на основе lux-оперонов разных видов бактерий // Вестник Московского университета. Серия 16. Биология. 2002. Т. 3. С. 20–24. [Danilov V.S., Zarubina A.P., Erochnikov G.E., Solov’eva L.N., Kartashev F.V., Zavil’gel’skii G.B. Sensory bioluminescence systems based on lux-operons of various-type luminescent bacteria. Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 16. Biologiya = Herald of Moscow University. Series 16. Biology, 2002, vol. 3, pp. 20–24. (In Russ.)]
- Abdesselem M., Pétri N., Kuhner R., Mousseau F., Rouffiac V., Gacoin T., Laplace-Builhé C., Alexandrou A., Bouzigues C.I. Real-time in vivo ROS monitoring with luminescent nanoparticles reveals skin inflammation dynamics. Biomed Opt. Express. 2023, vol. 14, no. 10, pp. 5392–5404. doi: 10.1364/BOE.501914
- Bolatchiev A. Antibacterial activity of human defensins against Staphylococcus aureus and Escherichia coli. Peer J., 2020, vol. 8: e10⁴55. doi: 10.7717/peerj.10⁴55
- Burmølle M., Bahl M.I., Jensen L.B., Sørensen S.J., Hansen L.H. Type 3 fimbriae, encoded by the conjugative plasmid pOLA52, enhance biofilm formation and transfer frequencies in Enterobacteriaceae strains. Microbiology (Reading), 2008, vol. 154, no. pt 1, pp. 187–195. doi: 10.1099/mic.0.2007/010⁴54-0
- Flores-Mireles A.L., Walker J.N., Caparon M., Hultgren S.J. Urinary tract infections: epidemiology, mechanisms of infection and treatment options. Nat. Rev. Microbiol., 2015, vol. 13, no. 5, pp. 269–284. doi: 10.1038/nrmicro3432
- Guglielmini J., Quintais L., Garcillán-Barcia M.P., de la Cruz F., Rocha E.P. The repertoire of ICE in prokaryotes underscores the unity, diversity, and ubiquity of conjugation. PLoS Genet., 2011, vol. 8: e1002222. doi: 10.1371/journal.pgen.1002222
- Hirschfeld J. Dynamic interactions of neutrophils and biofilms. J. Oral Microbiol., 2014, vol. 6: 26102. doi: 10.3402/jom.v6.26102
- Kuznetsova M.V., Maslennikova I.L., Pospelova J.S., Žgur Bertok D., Starčič Erjavec M. Differences in recipient ability of uropathogenic Escherichia coli strains in relation with their pathogenic potential. Infect. Genet. Evol., 2022, vol. 97: 10⁵160. doi: 10.1016/j.meegid.2021.10⁵160
- Lila A.S.A., Rajab A.A.H., Abdallah M.H., Rizvi S.M.D., Moin A., Khafagy E.S., Tabrez S., Hegazy W.A.H. Biofilm Lifestyle in Recurrent Urinary Tract Infections. Life (Basel), 2023, vol. 13, no. 1: 148. doi: 10.3390/life13010148
- Maslennikova I.L., Nekrasova I.V., Kuznetsova M.V. Interaction of neutrophils and biofilm formed by uropathogenic Escherichia coli strains with different pathogenic potential. Bull. Exp. Biol. Med., 2022, vol. 174, no. 1, pp. 51–56. doi: 10.1007/s10⁵17-022-05647-4
- Michaelis C., Grohmann E. Horizontal gene transfer of antibiotic resistance genes in biofilms. Antibiotics (Basel), 2023, vol. 12, no. 2: 328. doi: 10.3390/antibiotics12020328
- Moazzezy N., Asadi Karam M.R., Rafati S., Bouzari S., Oloomi M. Inhibition and eradication activity of truncated α-defensin analogs against multidrug resistant uropathogenic Escherichia coli biofilm. PLoS One, 2020, vol. 15, no. 7: e0235892. doi: 10.1371/journal.pone.0235892
- Németh B.C., Várkonyi T., Somogyvári F., Lengyel C., Fehértemplomi K., Nyiraty S., Kempler P., Mándi Y. Relevance of α-defensins (HNP1-3) and defensin β-1 in diabetes. World J. Gastroenterol., 2014, vol. 20, no. 27, pp. 9128–9137. doi: 10.3748/wjg.v20.i27.9128
- Oliveira A., Sousa J.C., Silva A.C., Melo L.D.R., Sillankorva S. Chestnut honey and bacteriophage application to control Pseudomonas aeruginosa and Escherichia coli biofilms: Evaluation in an ex vivo wound model. Front. Microbiol., 2018, vol. 9: 1725. doi: 10.3389/fmicb.2018.01725
- Olson P.D., Hunstad D.A. Subversion of Host Innate Immunity by Uropathogenic Escherichia coli. Pathogens, 2016, vol. 5, no. 1: 2. doi: 10.3390/pathogens5010002
- O’Toole G., Kaplan H.B., Kolter R. Biofilm formation as microbial development. Annu. Rev. Microbiol., 2000, vol. 54, pp. 49–79. doi: 10.1146/annurev.micro.54.1.49
- Robinson A.E., Heffernan J.R., Henderson J.P. The iron hand of uropathogenic Escherichia coli: the role of transition metal control in virulence. Future Microbiol., 2018, vol. 13, no. 7, pp. 745–756. doi: 10.2217/fmb-2017-0295
- Rodríguez-Beltrán J., DelaFuente J., León-Sampedro R., MacLean R.C., San Millán Á. Beyond horizontal gene transfer: the role of plasmids in bacterial evolution. Nat. Rev. Microbiol., 2021, vol. 9, no. 6, pp. 347–359. doi: 10.1038/s41579-020-00497-1
- Wang Z., Humphrey C., Frilot N., Wang G., Nie Z., Moniri N.H., Daaka Y. Dynamin2-and endothelial nitric oxide synthase-regulated invasion of bladder epithelial cells by uropathogenic Escherichia coli. J. Cell. Biol., 2011, vol. 192, no. 1, pp. 101–110. doi: 10.10⁸3/jcb.201003027
- Watson J.R., Hains D.S., Cohen D.M., Spencer J.D., Kline J.M., Yin H., Schwaderer A.L. Evaluation of novel urinary tract infection biomarkers in children. Pediatr. Res., 2016, vol. 79, no. 6, pp. 934–939. doi: 10.1038/pr.2016.33
Дополнительные файлы
