Научные статьи \ Прикладные науки. Медицина. Технология \ Mедицинские науки

Структурно-функциональные особенности бактериальных биопленок у сельскохозяйственных животных и объектов животноводческой инфраструктуры

Структурно-функциональные особенности бактериальных биопленок у сельскохозяйственных животных и объектов животноводческой инфраструктуры

Автор: Антоневский И.В., Плешакова В.И.

Журнал: Вестник Омского государственного аграрного университета @vestnik-omgau

Рубрика: Ветеринария и зоотехния

Статья в выпуске: 1 (49), 2023 года.

Бесплатный доступ

Как во внешней среде, так и в организме животных одиночные бактерии могут свободно существовать в жидкости или осуществлять жизнедеятельность в прикрепленном состоянии. Такая адгезивная форма организации микробной популяции получила название биопленки (biofilm). Установлено, что более 90% патогенных и условно-патогенных бактерий способны формировать такие прикрепленные ассоциации. Систематический обзор посвящен анализу опубликованной информации по теме бактериальных биопленок. Проблема недостаточной изученности микробных биопленок имеет большое значение в современной клинической ветеринарной практике. Свойство патогенных и условно-патогенных бактерий формировать биопленку обуславливает повышенную устойчивость этих микроорганизмов к факторам внешней среды и действию антибактериальных препаратов. Цель исследования: анализ и систематизация имеющейся информации о биопленках, их влиянии на течение инфекционного процесса в организме хозяина. Большое внимание уделено определению роли структур, входящих в состав биопленки на различных этапах ее формирования. В статье рассмотрена роль биопленок в развитии бактериальной патологии, а также значение биопленкообразования как фактора антибиотикорезистентности. Рассмотрены современные методы моделирования и визуализации биопленочной структуры микроорганизмов. Проведенный систематический обзор актуальной отечественной и зарубежной литературы позволяет определить пути дальнейшего изучения феномена биопленкообразования. Внимание исследований важно сосредоточить на более полном раскрытии влияния регуляторной системы quorum sensing на жизнедеятельность и внутреннюю организацию микробных сообществ, заключенных в биопленку. Регуляция такой сигнальной системой позволяет микроорганизмам в биопленке выстраивать более рациональную стратегию существования. Поиск и апробация новых методов ингибирования формирования микробной биопленки позволит существенно повысить эффективность антибактериальной терапии инфекционных болезней животных.

Еще

Бактерии, биопленки, матрикс, антибиотикорезистентность, культивирование, визуализация, микроскопия

Короткий адрес: https://sciup.org/142237276

IDR: 142237276   |   УДК: 619:579   |   DOI: 10.48136/2222-0364_2023_1_74

Structural and functional features of bacterial biofilms in farm animals and livestock infrastructure

In the external environment and in the animal body, single bacteria can exist in a liquid or in an attached state. This form of microbial population organization is called a biofilm. More than 90% of pathogenic and opportunistic bacteria are able to form such associations. The systematic review is devoted to the analysis of published information on bacterial biofilms. The problem of a small amount of information about microbial biofilms is of importance in modern clinical veterinary practice. The property of pathogenic and opportunistic bacteria to form a biofilm causes an increased resistance of these microorganisms to environmental factors and the action of antibacterial drugs. The purpose of the study is the analysis and systematization of the available information about biofilms, their impact on the infectious process in the host organism. Much attention is paid to determining the role of the structures that make up the biofilm at various stages of its formation. The article defines the role of biofilms in the development of bacterial pathology and the importance of biofilm formation as a factor in antibiotic resistance. The systematic review provides information on modern methods of modeling and visualization of the biofilm structure of microorganisms. The conducted research determines the ways of further study of biofilm formation. It is important to focus research attention on studying the influence of the quorum sensing regulatory system on the vital activity and internal organization of microbial communities in a biofilm. Regulation by the signaling system allows microorganisms in the biofilm to build a more rational strategy for existence. The search and testing of new methods of inhibiting the formation of microbial biofilm will increase the effect of antibiotic therapy for infectious animal diseases.

Еще

Список литературы Структурно-функциональные особенности бактериальных биопленок у сельскохозяйственных животных и объектов животноводческой инфраструктуры

  • Ammons M.C., Copié V. Mini-review: Lactoferrin: a bioinspired, anti-biofilm therapeutic. Biofouling. 2013;29(4):443-455.
  • Percival S.L., McCarty S.M., Lipsky B. Biofilms and wounds: an overview of the evidence. Advances in wound care. 2015;4(7):373-381.
  • Малинов Е.С., Шестаков А.Г., Васильев Д.А. Бактериальные биопленки и методы их получения // Биотехнология: реальность и перспективы в сельском хозяйстве. 2013. С. 201.
  • Wang H., Zhang X., Zhang Q., Ye K., Xu X., Zhou G. Comparison of microbial transfer rates from Salmonella spp. biofilm growth on stainless steel to selected processed and raw meat. Food Control. 2015;50:574-580.
  • Koo H., Yamada K.M. Dynamic cellmatrix interactions modulate microbial biofilm and tissue 3D microenvironments. Current opinion in cell biology. 2016;42:102-112.
  • Анганова Е.В., Савилов Е.Д., Ушкарева О.А. и др. Способность патогенных и условно-патогенных энтеробактерий к формированию биопленок // Бюллетень ВСНЦ СО РАМН. 2014. № 5. С. 34–37.
  • Журина М.В. и др. Визуализация внеклеточного полимерного матрикса биопленок Chromobacterium violaceum с помощью микроскопических методов // Микробиология. 2013. Т. 82. № 4. С. 502–502.
  • Akinbobola A.B., Sherry L., Mckay W.G., Ramage G., Williams C. Tolerance of Pseudomonas aeruginosa in in-vitro biofilms to high-level peracetic acid disinfection. Journal of Hospital Infection. 2017;97(2):162-168.
  • Harapanahalli A.K., Chen Y., Li J., Busscher H.J., van der Mei H.C. Influence of adhesion force on icaA and cidA gene expression and production of matrix components in Staphylococcus aureus biofilms. Applied and environmental microbiology, 2015;81(10):3369-3378.
  • Singh S., Singh S.K., Chowdhury I., Singh R. Understanding the mechanism of bacterial biofilms resistance to antimicrobial agents. The open microbiology journal. 2017;11:53-57.
  • Ленченко Е.М., Антонова А.Н. Исследование биопленок и фенотипических признаков бактерий // Ветеринария. 2017. № 10. С. 31–34.
  • Yan J., Bassler B.L. Surviving as a community: antibiotic tolerance and persistence in bacterial biofilms. Cell host & microbe. 2019;26(1):15-21.
  • Ганнесен А.В. и др. Регуляция процесса формирования биопленок Pseudomonas chlororaphis в системе in vitro // Микробиология. 2015. Т. 84. № 3. С. 281–281.
  • Banat I.M., De Rienzo M.A.D., Quinn G.A. Microbial biofilms: biosurfactants as antibiofilm agents. Applied microbiology and biotechnology. 2014;98(24):9915-9929.
  • Марзоева Д.А., Хабаева З.Г., Гаппоева В.С. Биопленка как форма существования бактериальной микрофлоры // Дни науки СОГУ-2022. 2022. С. 313–316.
  • Плакунов В.К. и др. Управление формированием микробных биопленок: анти- и пробиопленочные агенты // Микробиология. 2017. Т. 86. № 4. С. 402–420.
  • Тутельян А.В. и др. Образование биологических пленок микроорганизмов на пищевых производствах // Вопросы питания. 2019. Т. 88. № 3. С. 32–43.
  • Плотников Ф.В. и др. Иммунитет и бактериальные биопленки: соверменное состояние вопроса (обзор литературы) // Вестник Витебского государственного медицинского университета. 2021. Т. 20. № 3. С. 7–15.
  • Стрелкова Е.А., Журина М.В., Плакунов В.К., Беляев С.С. Стимуляция антибиотиками процесса формирования бактериальных биопленок // Микробиология. 2012. Т. 81. С. 282–285.
  • Jakubovics N.S., Shields R.C., Rajarajan N., Burgess J.G. Life after death: the critical role of extracellular DNA in microbial biofilms. Letters in applied microbiology. 2013;57(6):467-475.
  • Хрянин А.А. Бактериальные биопленки как факторы антибиотикорезистентности // Актуальные вопросы дерматовенерологии, косметологии и репродуктивного здоровья. 2020. С. 257–268.
  • Vestby L.K., Grønseth T., Simm R., Nesse L.L. Bacterial biofilm and its role in the pathogenesis of disease. Antibiotics. 2020;9(2):59.
  • Kolodkin-Gal I., Cao S., Chai L., Böttcher T., Kolter R., Clardy J., Losick R. RETRACTED: A selfproduced trigger for biofilm disassembly that targets exopolysaccharide. 2012:684-692
  • Silva V.O., Soares L.O., Silva Júnior A., Mantovani H.C., Chang Y.F., Moreira M.A.S. Biofilm formation on biotic and abiotic surfaces in the presence of antimicrobials by Escherichia coli isolates from cases of bovine mastitis. Applied and environmental microbiology. 2014;80(19):6136-6145.
  • Lebeaux D., Chauhan A., Rendueles O., Beloin C. From in vitro to in vivo models of bacterial biofilm-related infections. Pathogens. 2013;2(2):288-356.
  • Liu Z., Wang W., Zhu Y., Gong Q., Yu W., Lu X. Antibiotics at subinhibitory concentrations improve the quorum sensing behavior of Chromobacterium violaceum. FEMS Microbiology letters. 2013;341(1):37-44.
  • Wu H., Moser C., Wang H.Z., Høiby N., Song Z.J. Strategies for combating bacterial biofilm infections. International journal of oral science. 2015;7(1):1-7.
  • Mukherjee S., Bassler B.L. Bacterial quorum sensing in complex and dynamically changing environments. Nature Reviews Microbiology. 2019;17(6):371-382.
  • Rendueles O., Kaplan J.B., Ghigo J.M. Antibiofilm polysaccharides. Environmental microbiology. 2013;15(2):334-346.
  • Sonesson A., Przybyszewska K., Eriksson S., Mörgelin M., Kjellström S., Davies J., ... Schmidtchen A. Identification of bacterial biofilm and the Staphylococcus aureus derived protease, staphopain, on the skin surface of patients with atopic dermatitis. Scientific reports. 2017;7(1):1-12.
  • Zhurina M.V., Gannesen A.V., Zdorovenko E.L., Plakunov V.K. Composition and functions of the extracellular polymer matrix of bacterial biofilms. Microbiology. 2014;83(6):713-722.
Еще
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp