Влияние биотических и абиотических факторов на биопленкообразование бактерий


Голошва Е.В.

1ФБУН «Ростовский научно-иследовательский институт микробиологии и паразитологии» Роспотребнадзора, Ростов-на-Дону, Россия; 2Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, Ростов-на-Дону, Россия
В обзоре рассмотрено влияние факторов абиотической и биотической природы на процесс биопленко­образования у микробов. Приведены примеры взаимовыгодного существования в биопленочном сообществе микроорганизмов, принадлежащих к разным таксонам. Целью обзора является анализ перспективных направлений борьбы с микробными биопленками на биотических поверхностях, являющихся альтернативными и/или дополняющими традиционные методы антимикробной терапии.

Литература


1. Лямин А.В., Боткин Е.А. Жестков А.В. Методы выявления биопленок в медицине: возможности и перспективы. Клин. микробиол., антимикроб., химиотер. 2012; 14(1): 17–22.

2. Watnick P., Kolter R. Biofilm, city of microbs. J. Bacteriol. 2000; 182: 2675–2679.

3. O’Toole G.A., Kaplan H.B., Kolter R. Biofilm formation as microbial development. Ann. Rev. Microbiol. 2000; 54: 49–79.

4. Голошва Е.В., Алешукина А.В., Твердохлебова Т.И. Биопленкообразование неферментирующих бактерий. Эпидемиол. инфекц. болезни. Актуал. вопр. 2015; (6): 42–5.

5. Смирнова Т.А., Диденко Л.В., Азизбекян Р.Р., Романова Ю.М. Структурно-функциональная характеристика бактериальных биопленок. Микробиология 2010; 79(4):435–46.

6. Miller M.R., Bassier B.L. Quorum sensing in bacteria. Ann. Rev. Microbiol. 2001; 55: 165–99.

7. Ильина Т.С., Романова Ю.М., Гинцбург А.Л. Биопленки как способ существования бактерий в окружающей среде и организме хозяина: феномен, генетический контроль и системы регуляции их развития. Генетика 2004; 40(11): 1445–56.

8. Чернуха М.Ю., Данилина Г.А., Алексеева Г.В., Шагинян И.А., Гинцбург А.Л. Роль регуляторной системы ≪quorum sensing≫ в образовании биопленок бактериями Burkholderia cepacia и Pseudomonas aeruginosa. Журн. микробиол. 2009; (4): 39–43.

9. Романова Ю.М., Гинцбург А.Л. Бактериальные биопленки как естественная форма существования бактерий в окружающей среде и организме хозяина. Журн. микробиол. 2011; (3): 99–109.

10. Афиногенова А.Г., Даровская Е.Н. Микробные биопленки ран: состояние вопроса. Травмотология и ортопедия 2011; (3): 119–25.

11. Гостев В.В., Сидоренко С.В. Бактериальные биопленки и инфекции. Журнал инфектологии 2010; 2(3): 4–15.

12. Дронина Ю.Е., Карпова Т.И., Садретдинова О.В., Диденко Л.В., Тартаковский И.С. Особенности формирования биопленок легионелл в искусственных и природных водных системах. Журн. микробиол. 2012; (4): 76–80.

13. Маянский А.Н., Чеботарь И.В., Евтеева Н.И., Руднева Е.И. Межвидовое взаимодействие бактерий и образование смешанной (полимикробной) биопленки. Журн. микробиол. 2012; (1): 93–101.

14. Николаев Ю.А., Плакунов В.К. Биопленка – ≪город микробов≫ или аналог многоклеточного организма? Микробиология 2012; 76(2): 332–0.

15. Пушкарева В.И., Величко В.В., Каминская А.А., Литвин В.Ю. Burkholderia cepacia в разных экологических условиях: численность и изменчивость бактериальной популяции. Журн. микробиол. 2005; (3): 39–44.

16. Пушкарева В.И. Паразитизм в простейших как стратегия существования патогенных бактерий в почвах и водоемах. Успехи современной биологии 2006; 126(4): 323–33.

17. Каминская А.А. Симбиоз Burkholderia cenocepacia с почвенными простейшими в разных экологических условиях. Автореф. дис. ... канд. биол. наук. М., 2007.

18. Пушкарева В.И. Патогенные бактерии в почвенных и водных сообществах (экспериментально-экологическое исследование). Дис. ... д-ра биол. наук. М., 1994.

19. Costerton J.W., Cheng K.-J., Geesy G.G. Bacterial biofilms in nature and disease. Ann. Rev. Microbiol. 1987; 41: 435–64.

20. Литвиненко З.Н. Влияние органических веществ на формирование биопленок в водных системах. Дис. ... канд. биол. наук. Хабаровск, 2015.

21. Чекнев С.Б., Вострова Е.И., Писковская Л.С., Востров А.В. Эффект катионов меди и цинка, связанных белками гамма-глобулиновой фракции, в культуре Staphylococcus aureus. Журн. микробиол. 2014; (3): 4–9.

22. Зуева Л.П., Асланов Б.И., Акимкин В.Г. Современный взгляд на роль бактериофагов в эволюции госпитальных штаммов и профилактике инфекций, связанных с оказанием медицинской помощи. Журн. микробиол. 2014; (3): 100–7.

23. Costerton J.W., Stewart P.S., Greenberg E.P. Bacterial biofilm: a common cause of persistent infections. Science 1999; 284: 318322.

24. Кузнецова М.В., Николаева Н.В., Розанова С.М., Карпунина Т.И. Формирование биопленок нозокомиальными штаммами Pseudomonas aeruginosa. Журн. микробиол. 2011; (4): 8–14.

25. Голуб А.В. Бактериальные биопленки – новая цель терапии? Клин. микробиол. антимикроб. химиотер. 2012; 14(1): 23–9.

26. Чернуха М.Ю., Шагинян И.А., Капранов Н.И. Алексеева Г.В., Каширская Н.Ю., Аветисян Л.Р., Семыкин С.Ю., Данилина Г.А., Поликарпова С.В., Пивкина Н.В. Персистенция Burkholderia cepacia у больных муковисцидозом. Журн. микробиол., 2012; (4): 93–8.

27. Чеботарь И.В., Маянский А.Н., Кончакова Е.Д., Лазарева А.В., Чистякова В.П. Антибиотикорезистентность биопленочных бактерий. Клин. микробиол. антимикроб. химиотер. 2012; 14(1): 51–8.

28. Qu Y., Daley A.J., Istivan T.S., Garland S.M., Deighton M.A. Antibiotic susceptibility of coagulase-negative staphylococci isolated from very low birth weight babies: comprehensive comparisons of bacteria at different stages of biofilm formation. Ann. Clin. Microbiol. Antimicrob. 2010; 27: 9–16.

29. Горовиц Э.С., Гордина Е.М., Поспелова С.В., Алиева Л.О., Щукина В.П. Влияние цмпрофлоксацина на 24-часовые биопленки Staphylococcus aureus. Проблемы медицинской микологии 2016; 18(2): 57.

30. Riise G.C., Qvarfordt I., Larsson S. et al. Inhibitory effect of N-acetylcysteine on adherence of Streptococcus pneumonia and Haemophilus influenzae to human oropharyngeal epithelial cells in vitro. Respiration 2000; 67: 552–8.

31. Macchi A., Ardito F., Marchese A. Efficacy of N-acetylcysteine in combination with thiamphenicol in sequential (intramuscular/aerosol) therapy of upper respiratory tract infections even if sustained by bacterial biofilms. J. Chemother. 2006, 18: 507–13.

32. Лисовская С.А., Халдеева Е.В., Глушко Н.И. Особенности биопленкообразования клиническими штаммами Candida albicans. Проблемы медицинской микологии 2016; 18(2): 88.

33. Журлов О.С., Перунова Н.Б., Иванова Е.В., Егорова О.С. Влияние антимикробных пептидов тромбоцитов человека на биопленкообразование Staphylococcus aureus. Журн. микробиол. 2012; (4): 66–70.

34. Гордина Е.М., Горовиц Э.С., Лемкина Л.М., Поспелова С.В. Влияние лизоцима на биопленкообразование коагулазоотрицательных стафилококков, выделенных от здоровых людей. Проблемы медицинской микологии 2016; 18(2): 56–7.

35. Коробов В.П., Лемкина Л.М., Филатова Л.Б., Полюдова Т.В. Разрушение биопленок коагулазо-негативных стафилококков катионным пептидом варнерином. Известия Самарского научного центра Российской академии наук 2011; 13(3): 156–9

36. Бухарин О.В., Чуркина Л.Н., Перунова Н.Б., Иванова Е.В., Новикова И.В., Авдеева Л.В., Ярошенко Л.В. Влияние антистафилококкового антибиотика батумина на биопленкообразование микроорганизмов. Журн. микробиол. 2012; (2): 8–12.

37. Бехало В.А., Бондаренко В.М., Сысолятина Е.В., Нагурская Е.В. Иммунобиологические особенности бактериальных клеток медицинских биопленок. Журн. микробиол. 2010; (4): 97–105.

38. Чеботарь И.В., Кончакова Е.Д., Евтеева Н.И. Нейтрофилзависимое разрушение биопленок, образованных Staphylococcus aureus. Журн. микробиол. 2012; (1): 10–5.

39. Бухарин О.В., Кремлева Е.А., Черкассов С.В. Особенности эпителиально-бактериальных взаимодействий при бактериальном вагинозе. Журн. микробиол. 2012; (3): 3–8.

40. Толордава Э.Р., Тиганова И.Г., Алексеева Н.В., Степанова Т.В., Терехов А.А. Микрофлора почечных камней при мочекаменной болезни и поиск средств борьбы с биопленками уропатогенных бактерий. Журн. микробиол. 2012; (4): 56–62.

41. Пронина Е.А., Швиденко И.Г., Шуб Г.М. Формирование бактериальных биопленок под воздействием электромагнитного излучения. Фундаментальные исследования 2010; (10): 40–5.

42. Пронина Е.А., Швиденко И.Г., Шуб Г.М., Шаповал О.Г. Влияние электромагнитного излучения на частотах молекулярного спектра поглощения и излучения кислорода и оксида азота на адгезию и образование биопленок Pseudomonas aeruginosa. Журн. микробиол. 2011; (6): 61–4.

43. Бухарин О.В., Сгибнев А.В. Влияние активных форм кислорода на адгезивные характеристики и продукцию биопленок бактериями. Журн. микробиол. 2012; (3): 70–3.

44. Рыбальченко О.В., Степанова О.М., Орлова О.Г., Астафьев А.М., Кудрявцев А.А., Капустина В.В. Влияние импульсно-периодического коронного разряда на жизнеспособность клеток Escherichia coli M 17 в биопленках. Журн. микробиол. 2015; (6): 17–23.

45. Рисман Б.В., Рыбальченко О.В., Бондаренко В.М., Рыжанкова А.В. Подавление бактериальных биопленок при гнойно-некротических осложнениях синдроиа диабетической стопы методом ультразвуковой кавитации. Журн. микробиол. 2011; (4): 14–9.

46. Шендеров Б.А. Медицинская микробная экология и функциональное питание. В 3-х т. М.: Грантъ, 1998.

47. Шендеров Б.А. Нормальная микрофлора и ее роль в поддержании здоровья человека. Рос. журн. гастроэнтерол., гепатол., колонопроктол. 1998; (1): 61–5.

48. Savage D.C. Microorganisms associated with epithelial surfaces and tability of the indigenous gastrointestinal microflora. Nahrung 1987; 31(5–6): 383–90.

49. Van der Waaij D., De Vries-Hospers H.G. The influence of antibiotics on gut colonization. J. Antimicrob. Chemother. 1986; 18: 155–8.

50. Шендеров Б.А. Антимикробные препараты и нормальная микрофлора. Проблемы и возможные пути их решения. Антибиотики и химиотерапия 1988; 33(12): 921–6.

51. Алмагамбетов К.Х., Горская Е.М., Бондаренко В.М. Транслокация кишечной микрофлоры и ее механизмы. Журн. микробиол. 1991; (10): 74–9.

52. Бухарин О.В., Усвяцов Б.Я., Чернова О.Л. Патогенетические особенности формирования бактерионосительства. Журн. микробиол. 1996; (2): 98–101.

53. Бухарин О.В., Валышев А.В., Перунова Н.Б., Челпаченко О.Е., Миронова А.Р., Тарасевич А.В. Бактериально-грибковые ассоциации кишечника в условиях колонизации дрожжеподобными грибами рода Candida. Журн. микробиол. 2002; (5): 45–8.

54. Воробьев А.А., Абрамов Н.А., Бондаренко В.М., Шендеров Б.А. Дисбактериозы – актуальная проблема медицины. Вестик РАМН 1997; (3): 4–7.

55. Бондаренко В.М., Грачева Н.М., Мацулевич Т.В. Дисбактериозы кишечника у взрослых. М.: КМК Scientific Press, 2003. 224 с.

56. Брилис В.И. Адгезивные свойства лактобацилл. Автореф. дис. … канд. мед. наук. М., 1983.

57. Езепчук Ю.В. Функциональные критерии патогенности микроорганизмов. Журн. микробиол. 1998; 9(5): 113–6.

58. Костюк О.П., Чернышова Л.И., Волоха А.П. Физиологические и терапевтические свойства лактобактерий. Педиатрия 1998; (1): 71–6.

59. Голошва Е.В., Алешукина А.В., Терновская Л.Н. Антагонистическая и адгезивная активности лактобактерий, выделенных от людей с дисбактериозом кишечника. Сб. ≪Актуальные вопросы биологии и медицины≫. Нальчик, 1999: 34–6.

60. Голошва Е.В., Алешукина А.В., Терновская Л.Н. Адгезивная активность эшерихий, выделенных от людей с дисбактериозом кишечника. Сб. ≪Актуальные вопросы инфекционной патологии≫. Ростов-на-Дону, 1999: 19.

61. Терновская Л.Н., Голошва Е.В., Алешукина А.В. Антагонистическая активность эшерихий, выделенных от людей с дисбактериозом кишечника. Сб. ≪Актуальные вопросы инфекционной патологии≫. Ростов-на-Дону, 1999: 21.

62. Алешукина А.В., Голошва Е.В. Колонизирующая способность лактобактерий, выделенных от людей с дисбактериозом кишечника. Известия вузов. Северо-Кавказский регион 2003; (2): 87–9.

63. Тец В.В., ред. Клеточные сообщества. Санкт-Петербург: СПбГМУ, 1988: 15–73.

64. Davey M.E., O,Toole G.A. Microbial Biofilms: from Ecology to Molecular Genetics. Microbiol. Molecular. Biol. Rev. 2000; 64(4): 847–67.

65. Осипов Г.А., Родионов Г.Г. Микроэкология человека в норме и патологии по данным масс-спектрометрии микробных маркеров. Медико-биологические и социально-психологические проблемы безопасности в чрезвычайных ситуациях 2013; (2): 43–53.

66. Tetz V.V. The effect of antimicrobial agents and mutagen on bacterial cells in colonies. Med. Microbiol. Let. 1996; (5): 426–36.

67. Davies D. Understanding biofilm resistance to antibacterial agents. Nat. Rev. Drug Discov. 2003; (2): 114–22.

68. El-Azizi M. Rao S., Kanchanapoom T., Khardon N. In vitro activity of vancomicin, quinupristin/dalfopristin and linezolid against intact and disrupted biofilms of staphylococci. Ann. Clin. Microbiol. Antimicrob. 2005: 4; 2.

69. Воробьев А.А., Несвижский Ю.В. Микрофлора человека и иммунитет: единство и противоположность. Сб. трудов ≪Современные проблемы аллергологии, клинической иммунологии и иммунофармакологии≫. М., 1997: 137–1.

70. Патрушева Е.В. Микроэкологические изменения при экспериментальном дисбактериозе и роль бактерицидных систем клеток хозяина. Дис. ... канд. биол. наук. Волгоград, 2000.

71. Голошва Е.В. Изменение колонизационной резистентности кишечника при дисбактериозах, обусловленных антибиотиками широкого спектра действия. Автореф. дис. ... канд. биол. наук. Ростов-на-Дону, 2005.

72. Гапон М.Н. Показатели антиоксидантной защиты организма при экспериментальном дисбактериозе кишечника, обусловленном применением антибиотиков широкого спектра действия. Автореф. дис. ... канд. биол. наук. Ростов-на-Дону, 2007.

73. Алешукина А.В. Отношения микроб–хозяин в биотопах толстой кишки при дисбактериозах. Автореф. дис. ... д-ра мед. наук. М., 2012.

74. Патрушева Е.В., Алешукина А.В., Голошва Е.В., Морозова Н.Е., Терновская Л.Н. Изменения аутофлоры мышей, при экспериментальном дисбактериозе и коррекции иммунобиологическими препаратами. Сб. ≪Актуальные вопросы биологии и медицины≫. Нальчик, 1999: 87–91.

75. Голошва Е.В. Микроэкологические нарушения в составе нормальной микрофлоры кишечника у людей с лекарственным дисбактериозом. Известия вузов. Северо-Кавказский регион 2003; (2): 87–9.

76. Воробьев А.А., Несвижский Ю.В., Зуденков А.Е., Буданова Е.В. Сравнительное изучение пристеночной и просветной микрофлоры толстой кишки в эксперименте на мышах. Журн. микробиол. 2001; (1): 62–7.

77. McGhee J.R., Mestecky J., Dertzbaugh M.T., Kiyono H., Elson C.O. The mucosal immune system: from fundamental concepts to vaccine development. Vaccine 1992; 10(2): 75–88.

78. Кашкин К.П., Караев З.О. Иммунная реактивность организма и антибиотическая терапия. Л.: Медицина, 1984. 200 с. Kashkin K.P., Karaev Z.O.

79. Минушкин О.Н., Ардатская М.Д., Бабин В.Н., Доморадский И.В., Дубинин А.В. Дисбактериоз кишечника. Рос. мед. журнал 1999; (3): 40–5.

80. Гукасян Г.Б., Акопян Л.Г., Чарян Л.М., Алексанян Ю.Т. Антибиотические свойства Lactobacillus acidophilus ≪Наринэ≫ и пути их повышения. Журн. микробиол. 2002; (5): 63–5.

81. Терновская Л.Н., Алешукина А.В., Патрушева Е.В., Голошва Е.В. Влияние эубиотических препаратов на активность кислородзависимых бактерицидных систем профессиональных и непрофессиональных фагоцитов. Материалы Международной научно-практической конференции ≪Пробиотические микроорганизмы – современное состояние вопроса и перспективы использования≫. М., 2002: 29.

82. Самойлова З.Ю., Музыка Н.Г., Смирнова Г.В., Октябрьский О.Н. Образование биопленок кишечными бактериями под действием экстрактов лекарственных растений. Известия Самарского научного центра Российской академии наук 2013; 15(4): 1424–29.

83. Карташова О.Л., Уткина Т.М., Попова Л.П. Регуляция антилизоцимной активности микроорганизмов и их способности образовывать биопленки эфирными маслами лекарственных растений. Вестник Оренбургского государственного университета 2014; 13(174): 45–51.

84. Бухарин О.В., Перунова Н.Б., Иванова Е.В. Взаимодействие B. bifidum с представителями нормальной микрофлоры в микробиоценозе кишечника человека. Бюллетень Оренбургского научного центра УрОРАН (электронный журнал) 2012; (3): 1–9.

85. Бондаренко В.М. Прикладные аспекты молекулярной биологии бифидобактерий и лактобацилл. Журн.микробиол. 2006; (2): 89–97.

86. Бондаренко В.Н., Рыбальченко О.В. Ультраструктурные изменения лактобацилл при подавлении их роста клиническими штаммами Candida albicans. Журн. микробиол. 2009; (4): 96–9.

87. Рыбальченко О.В., Бондаренко В.М., Орлова О.Г. Структура и функции бактериальных биопленок симбиотических и условно-патогенных бактерий. Верхневолжский медицинский журнал 2013; 11(4): 37–42.


Об авторах / Для корреспонденции


Для корреспонденции:
Голошва Елена Владимировна – канд. биол. наук, вед. науч. сотр. лаб. вирусологии, микробиологии и молекулярно-биологических методов исследования ФБУН «Ростовский научно-иследовательский институт микробиологии и паразитологии» Роспотребнадзора
Адрес: 344000, Ростов-на-Дону, Газетный пер., д. 119
Телефон: 8(863) 234-29-33
Е-mail: lab.microb5e@yandex.ru


Похожие статьи


Бионика Медиа