Влияние антимикробных веществ растительного происхождения на чувствительность бактериальных биопленок к антимикробным препаратам

Авторы

  • Оксана Рыбальченко Санкт-Петербургский государственный университет, Российская Федерация, 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7–9
  • Ольга Орлова Санкт-Петербургский государственный университет, Российская Федерация, 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7–9
  • Мария Нетеса Институт экспериментальной медицины, Российская Федерация, 197376, Санкт-Петербург, ул. Академика Павлова, 12
  • Валентина Капустина Санкт-Петербургский государственный университет, Российская Федерация, 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7–9

DOI:

https://doi.org/10.21638/spbu11.2023.206

Аннотация

  Распространение антибиотикорезистентности у бактерий связывают с образованием особых форм микробных сообществ — бактериальных биопленок, обладающих повышенной устойчивостью к действию различных физико-химических факторов, в том числе к антимикробным препаратам. В связи с этим поиск антибактериальных агентов, в том числе среди препаратов растительного происхождения, способных воздействовать на бактериальные биопленки, представляется весьма актуальной задачей. Цель настоящей работы заключалась в выявлении антибактериальных веществ растительного происхождения, способных наиболее эффективно воздействовать на бактериальные
биопленки. Проведена оценка влияния антибактериальных отваров растений брусники, шалфея и ромашки на усиление чувствительности грамотрицательных и грамположительных бактерий Micrococcus luteus C6, Enterococcus faecium SF68, Escherichia сoli M17 и Escherichia coli BL21 к антимикробным препаратам. Чувствительность бактерий к антимикробным препаратам при совместном воздействии с растительными отварами определяли диско-диффузионным методом. Оценку морфофизиологических свойств клеток в биопленках проводили методами световой и сканирующей электронной микроскопии с последующей обработкой данных в специализированной программе ImageJ. Выявлена способность отваров брусники, шалфея и ромашки увеличивать
чувствительность грамположительных и грамотрицательных бактерий к антимикробным препаратам преимущественно бактерицидного фармакологического действия.Отвары лекарственных растений препятствовали формированию полноценных бактериальных биопленок клетками E. faecium SF6, M. luteus С6, E. coli M17 и E. coli BL21. Полученные результаты свидетельствуют о проявлении антибиопленочной активности отваров брусники, ромашки и шалфея, способствующих снижению уровня антибио-тикорезистентности бактерий и уменьшению нагрузки при антимикробной терапии.

Ключевые слова:

антибиотикорезистентность, антимикробные препараты, бактериальные биопленки, препараты растительного происхождения

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.
 

Библиографические ссылки

Литература

Costerton J. W., Lewandowski Z., Caldwell D. E., Korber D. R., Lappin-Scott H. M. Microbial biofilms // Annu. Rev. Microbiol. 1995. Vol. 49. P. 711–745. https://doi.org/10.1146/annurev.mi.49.100195.003431.

Рыбальченко О. В., Бондаренко В. М., Добрица В. П. Атлас ультраструктуры микробиоты кишечника человека. СПб.: ИИЦ ВМА, 2008. 112 с.

Flemming H. C., Wingender J. The biofilm matrix // Nat. Rev. Microbiol. 2010. Vol. 8 (9). P. 623–633.https://doi.org/10.1038/nrmicro2415.

Chen M., Liu H., Wang R. Dynamical behaviors of quorum sensing network mediated by combinatorial perturbation // Math. Biosci. Eng. 2022. Vol. 19 (5). P. 4812–4840. https://doi.org/10.3934/mbe.2022225.

Parrino B., Schillaci D., Carnevale I., Giovannetti E., Diana P., Cirrincione G., Cascioferro S. Synthetic small molecules as anti-biofilm agents in the struggle against antibiotic resistance // Eur. J. Med. Chem.2019. Vol. 161. P. 154–178. https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2018.10.036.

Olsen I. Biofilm-specific antibiotic tolerance and resistance // Eur. J. Clin. Microbiol. Infect. Dis. 2015.Vol. 34 (5). P. 877–886. https://doi.org/10.1007/s10096-015-2323-z.

Sharma D., Misba L., Khan A. U. Antibiotics versus biofilm: an emerging battleground in microbial communities // Antimicrob. Resist. Infect. Control. 2019. Vol. 8 (76). P. 1–10.

Tan S. Y. Y., Chua S. L., Chen Y., Rice S. A., Kjelleberg S., Nielsen T. E., Yang L., Givskov M. Identification of five structurally unrelated quorum-sensing inhibitors of Pseudomonas aeruginosa from a naturalderivative database // Antimicrob. Agents Chemother. 2013. Vol. 57 (11). P. 5629–5641. https://doi.org/10.1128/AAC. 00955-13.

Рыбальченко О. В., Эрман М. В., Орлова О. Г., Первунина Т. М., Капустина В. В., Парийская Е. Н. Подавление биопленок условно патогенных бактерий на мочевых катетерах // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2017. № 3. C. 3–11.

Kumar S., Pandey A. K. Chemistry and Biological Activities of Flavonoids: An Overview // Scientific World Journal. 2013. Vol. 2013. Article ID 162750. https://doi.org/10.1155/2013/162750.

Evans S. M., Cowan M. M. Plant products as antimicrobial agents // Cosmet. Drug. Microbiol. 2016. Vol. 12 (4). P. 205–231. https://doi.org/10.3109/9781420019919-17.

Vasconcelos M. A., Arruda F. V. S., Carneiro V. A., Silva H. C., Nascimento K. S., Sampaio A. H., Cavada B., Teixeira E. H., Henriques M., Pereira M. O. Effect of algae and plant lectins on planktonic growth and biofilm formation in clinically relevant bacteria and yeasts // Biomed. Res. Int. 2014.Vol. 2014. Article ID 365272. https://doi.org/10.1155/2014/365272.

Song Y. J., Yu H. H., Kim Y. J., Lee N. K., Paik H. D. Anti-biofilm activity of grapefruit seed extract against staphylococcus aureus and Escherichia coli // J. Microbiol. Biotechnol. 2019. Vol. 29 (8). P. 1177–1183.https://doi.org/10.4014/JMB.1905.05022.

Holzapfel W., Arini A., Aeschbacher M., Coppolecchia R., Pot B. Enterococcus faecium SF68 as a model for efficacy and safety evaluation of pharmaceutical probiotics // Benef. Microbes. 2018. Vol. 9 (3).P. 375–388. https://doi.org/10.3920/BM2017.0148.

Wang Y., Shi J., Tang L., Zhang Y., Zhang Y., Wang X., Zhang X. Evaluation of Rpf protein of Micrococcus luteus for cultivation of soil actinobacteria // Syst. Appl. Microbiol. 2021. Vol. 44 (5). P. 126234.https://doi.org/10.1016/j.syapm.2021.126234.

Kokubu E., Kinoshita E., Ishihara K. Inhibitory Effects of Lingonberry Extract on Oral Streptococcal Biofilm Formation and Bioactivity // Bull. Tokyo Dent. Coll. 2019. Vol. 60 (1). P. 1–9. https://doi.org/10.2209/tdcpublication.2018-0007.

O’Toole G. A. Microtiter dish biofilm formation assay // Journal of visualized experiments: JoVE. 2011. Vol. 47. P. 2437. https://doi.org/10.3791/2437.


References

Costerton J. W., Lewandowski Z., Caldwell D. E., Korber D. R., Lappin-Scott H. M. Microbial biofilms. Annu. Rev. Microbiol., 1995, vol. 49, pp. 711–745. https://doi.org/10.1146/annurev.mi.49.100195.003431.

Rybalchenko O. V., Bondarenko V. M., Dobritsa V. P. Atlas of the ultrastructure of the human intestinal microbiota. St. Petersburg, IIC VMA Publ., 2008, 112 p. (In Russian)

Flemming H. C., Wingender J. The biofilm matrix. Nat. Rev. Microbiol., 2010, vol. 8 (9), pp. 623–633.https://doi.org/10.1038/nrmicro2415.

Chen M., Liu H., Wang R. Dynamical behaviors of quorum sensing network mediated by combinatorial perturbation. Math. Biosci. Eng., 2022, vol. 19 (5), pp. 4812–4840. https://doi.org/10.3934/ mbe.2022225.

Parrino B., Schillaci D., Carnevale I., Giovannetti E., Diana P., Cirrincione G., Cascioferro S. Synthetic small molecules as anti-biofilm agents in the struggle against antibiotic resistance. Eur. J. Med. Chem.,2019, vol. 161, pp. 154–178. https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2018.10.036.

Olsen I. Biofilm-specific antibiotic tolerance and resistance. Eur. J. Clin. Microbiol. Infect. Dis., 2015,vol. 34 (5), pp. 877–886. https://doi.org/10.1007/s10096-015-2323-z.

Sharma D., Misba L., Khan A. U. Antibiotics versus biofilm: an emerging battleground in microbial communities. Antimicrob. Resist. Infect. Control., 2019, vol. 8 (76), pp. 1–10.

Tan S. Y. Y., Chua S. L., Chen Y., Rice S. A., Kjelleberg S., Nielsen T. E., Yang L., Givskov M. Identification of five structurally unrelated quorum-sensing inhibitors of Pseudomonas aeruginosa from a natural-derivative database. Antimicrobial Agents Chemother.,2013, vol. 57 (11), pp. 5629–5641. https://doi.org/10.1128/AAC. 00955-13.

Rybalchenko O. V., Erman M. V., Orlova O. G., Pervunina T. M., Kapustina V. V., Pariyskaya E. N.Suppression of biofilms of opportunistic bacteria on urinary catheters. Zh. Mikrobiol., 2017, no. 3, pp. 3–11. (In Russian)

Kumar S., Pandey A. K. Chemistry and Biological Activities of Flavonoids: An Overview. Scientific World Journal, 2013, vol. 2013, article ID 162750. https://doi.org/10.1155/2013/162750.

Evans S. M., Cowan M. M. Plant products as antimicrobial agents. Cosmetic Drug Microbiol., 2016,vol. 12 (4), pp. 205–231. https://doi.org/10.3109/9781420019919-17.

Vasconcelos M. A., Arruda F. V. S., Carneiro V. A., Silva H. C., Nascimento K. S., Sampaio A. H., Cavada B., Teixeira E. H., Henriques M., Pereira M. O. Effect of algae and plant lectins on planktonic

growth and biofilm formation in clinically relevant bacteria and yeasts. Biomed. Res. Int., 2014,vol. 2014, article ID 365272. https://doi.org/10.1155/2014/365272.

Song Y. J., Yu H. H., Kim Y. J., Lee N. K., Paik H. D. Anti-biofilm activity of grapefruit seed extract against staphylococcus aureus and Escherichia coli. J. Microbiol. Biotechnol., 2019, vol. 29 (8), pp. 1177–1183. https://doi.org/10.4014/JMB.1905.05022.

Holzapfel W., Arini A., Aeschbacher M., Coppolecchia R., Pot B. Enterococcus faecium SF68 as a model for efficacy and safety evaluation of pharmaceutical probiotics. Benef. Microbes., 2018, vol. 9 (3),pp. 375–388. https://doi.org/10.3920/BM2017.0148.

Wang Y., Shi J., Tang L., Zhang Y., Zhang Y., Wang X., Zhang X. Evaluation of Rpf protein of Micrococcus luteus for cultivation of soil actinobacteria. Syst. Appl. Microbiol., 2021, vol. 44 (5), p. 126234.https://doi.org/10.1016/j.syapm.2021.126234.

Kokubu E., Kinoshita E., Ishihara K. Inhibitory Effects of Lingonberry Extract on Oral Streptococcal Biofilm Formation and Bioactivity. Bull Tokyo Dent Coll., 2019, vol. 60 (1), pp. 1–9. https://doi.org/10.2209/tdcpublication.2018-0007.

O’Toole G. A. Microtiter dish biofilm formation assay. Journal of visualized experiments: JoVE, 2011,vol. 47, p. 2437. https://doi.org/10.3791/2437.

Загрузки

Опубликован

29.09.2023

Как цитировать

Рыбальченко, О., Орлова, . О. ., Нетеса, М. ., & Капустина, В. . (2023). Влияние антимикробных веществ растительного происхождения на чувствительность бактериальных биопленок к антимикробным препаратам. Вестник Санкт-Петербургского университета. Медицина, 18(2), 176–191. https://doi.org/10.21638/spbu11.2023.206

Выпуск

Том 18 № 2 (2023)

Раздел

Микробиология

Лицензия

Статьи журнала «Вестник Санкт-Петербургского университета. Медицина» находятся в открытом доступе и распространяются в соответствии с условиями Лицензионного Договора с Санкт-Петербургским государственным университетом, который бесплатно предоставляет авторам неограниченное распространение и самостоятельное архивирование.

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)