Болезнь Помпе. Халибеков. Микробные биопленки
 Скачать 65.13 Kb.
|
1 2 Для каждого вида, безусловно, существуют свои особенности роста и развития, в то время как формирование бактериальных биопленок подчинено некоторым общим закономерностям [40]. В результате исследований установлено, что: •ключевым моментом, без которого невозможно образование микробной биопленки является процесс адгезии микроорганизма к доступной для дальнейшей колонизации поверхности •биопленки формируются в несколько этапов •биопленки требуют межклеточной передачи сигналов [41], •транскрибируют гены, отличные от планктонных клеток [42]. Адгезия микроорганизмов зависит от достаточно большого числа переменных, таких, как вид микроорганизма, физические и химические свойства поверхности, ряда экологических факторов, продуктов экспрессии определенных генов и т.д. Предполагается, что процесс адгезии запускается, когда создается необходимая сумма экологических параметров, вызывающих переход от существования во взвешенном состоянии к жизни на поверхности [11, 43, 44, 45, 46, 47]. Экологические параметры, которые управляют этим переходом, весьма вариабельны и специфичны для каждого вида микроорганизмов. Основные экологические сигналы, которые могут оказывать влияние на начальную адгезию микроорганизмов - осмолярность, рН, присутствие доступных источников железа, парциальное давление кислорода, температура [11, 48]. Детали экологического запуска развития биопленки могут отличаться у разных видов, однако очевидно, что именно экологические параметры имеют глубокое влияние на переход от существования и размножения микроорганизмов во взвешенном состоянии к прикрепленной их форме. В самом простом случае, первичная адгезия бактерий на абиогенные поверхности происходит за счет непосредственных (например, гидрофобных) взаимодействий, тогда как адгезия к живой или отмершей биогенной поверхности достигается за счет опосредованных (лектинами, лигандами или адгезинами) молекулярных механизмов [4]. Кроме того, выяснилось, что бактерии эффективнее формируют биопленки в средах с высокой скоростью потока жидкости. Взвешенные бактерии могут прикрепляться к поверхностям и начинают формирование биопленки, двигаясь в потоке жидкости со скоростью, превышающей скорость крови, проходящей через сердечные клапаны [49]. 15 Бойее того, в настоящее время считается, что высокоскоростной поток жидкости увеличивает бактериальную адгезию и тем самым вызывает формирование биопленки в силу увеличения частоты столкновений взвешенных клеток и колонизируемой поверхности. Исследования бактериальной адгезии с лабораторными штаммами бактерий, многие из которых были тысячи раз пересеяны и потеряли способность прикрепляться, первоначально показали, что высокая гладкость поверхности в принципе позволяет избегать бактериальной колонизации. Последующие исследования с «дикими» бактериальными штаммами показали, что гладкие поверхности могут быть колонизированы столь же легко, как и шероховатые, доказывая тем самым, что физические характеристики поверхности влияют на бактериальную адгезию лишь в незначительной мере [2]. По мнению ряда авторов, процесс адгезии бактерий может быть разделен на две стадии: первичная стадия или стадия стыковки, и вторичная или стадия прикрепления [50]. Некоторые авторы включают перед первой дополнительную стадию - стадию создания условий на поверхности, способствующих ее колонизации [9, 51]. Показано, что первичная адгезия Staphylococcus epidermidis к полиэтиленовым дискам увеличивается в присутствии прикрепленных к их поверхности тромбоцитов и уменьшается при наличии на них адсорбированных плазменных белков, по сравнению с интактным (не покрытым никакими веществами и клетками) полиэтиленом [52]. Используя полиметилметакрилат как субстрат [53] показали, что адгезия коагулазоотрицательных стафилококков увеличивается в том случае, если поверхность субстрата покрыта различными плазменными белками, включая фибронектин. В то же время [54] описывают, что фибронектин и даже его фрагменты в зависимости от концентрации могут снижать адгезию S. epidermidis к покрытым ими пластмассовым поверхностям, так что исследования в этой области должны быть продолжены. Первичная адгезия обратима и зависит от множества физических и химических переменных, которые определяют характер взаимодействия между бактериальной клеткой и поверхностью [50]. Прежде всего, микроорганизм должен попасть в непосредственную близость к поверхности, либо случайно (например, с потоком жидкости, текущей по поверхности), либо направленно, например путем хемотаксиса. Как только бактерия попадает в критическую близость к поверхности (обычно это менее 1 нм), дальнейшая адгезия становится зависимой лишь от суммы притягивающих или отталкивающих сил между поверхностью клетки и колонизируемой поверхностью. Эти силы включают электростатические и гидрофобные взаимодействия, Ван дер Ваальсовы силы, гидродинамические силы и т.д. [4, 50]. Электростатические взаимодействия имени' тенденцию отталкивать клетки от поверхности, так как большая часть и бактерий, и инертных 16 поверхностей отрицательно заряжены [4, 55]. Гидрофобные взаимодействия вероятно имеют наибольшее влияние на результат первичной адгезии [4]. Вторая стадия адгезии - собственно прикрепление, когда микроорганизм синтезирует и использует собственные молекулы, связываясь с поверхностью при помощи адгезинов [50]. Это могут быть экзополисахариды, которые связываются с материалом поверхности, и/или специфические для конкретных рецепторов лиганды, расположенные на пилях, фимбриях, и фибриллах. После завершения второй стадии, адгезия при отсутствии физического или химического вмешательства становится необратимой, и микроорганизм оказывается прочно прикрепленным к колонизируемой поверхности. У некоторых микроорганизмов для адгезии могжет использоваться несколько различных адгезинов в зависимости от условий окружающей среды. В течение второй стадии адгезии, взвешенные микроорганизмы одного вида могут также коаггрегировать друг с другом или с микроорганизмами других видов, формируя сообщество. Например, S. epidermidis синтезирует полисахаридный межклеточный адгезии, который является основой для адгезии клеток друг к другу и последующего формирования биопленки [56, 57, 58, 59]. Если биопленка состоит из нескольких видов, экзометаболиты (побочные продукты жизнедеятельности) одного микроорганизма могут использоваться для поддержания роста и развития другого. При этом адгезия одного вида может обеспечить лиганды, способствующие прикреплению других [60, 61]. В противоположной ситуации, конкуренция за субстраты или накопление токсичных побочных продуктов, произведенных первичными колонизаторами, может резко ограничить разнообразие видов в биопленке [62]. Как только бактерии необратимо прикрепляются к поверхности, начинается процесс созревания биопленки. Плотность и сложность биопленки увеличивается, так как связанные с поверхностью микроорганизмы начинают активно размножаться и погибать, а внеклеточные компоненты, синтезированные прикрепленными бактериями, взаимодействуют с органическими и неорганическими молекулами окружающей среды, создавая матрикс. В случае инфицирования биомедицинского материала, размножение бактерий может спровоцировать начало синтеза хозяином белков воспалительного ответа, белков системы комплемента, фибриногена, фибронектина, глюкозаминогликанов, также прикрепляющихся к инфицированному материалу. Потенциал роста любой бактериальной биопленки ограничен количеством питательных веществ в окружающей среде, доступности их для клеток, находящихся внутри биопленки, и возможностью удаления продуктов метаболизма. Кроме того, существует гидродинамический 17 оптимум скорости потока окружающей биопленку среды, который в идеальном случае ускоряет рост биопленки за счет оптимизации скорости поступления питательных веществ и удаления экзометаболитов, а в случае большей его скорости вызывает эрозию внешних слоев биопленки [4]. Есть и другие факторы, которые управляют созреванием биопленки, например внутренний рН, парциальное давление кислорода, наличие источников углерода, и осмолярность [4, 11]. Когда биопленка достигает динамического равновесия и критической массы, то часть клеток, наиболее близких к колонизированной поверхности, погибает из-за недостатка питательных веществ, изменения рН, р02, накопления токсичных метаболитов, другая часть клеток просто остаются неподвижными. Наиболее глубокие слои биопленки (самые дальние от колонизированной поверхности) начинают производить планктонные клетки данного микроорганизма. Эти клетки свободно покидают биопленку и колонизируют другие поверхности [63]. Недавние исследования показывают, что развитие, созревание и разрушение биопленки могут регулироваться на уровне экспрессии генов, отвечающих за синтез сигнальных молекул. У исследованных к настоящему времени грамположительных бактерий сигнальными молекулами являются ацил-гомосериновые лактоны, а у грамотрицательных - короткоцепочечные пептиды [41, 64, 65, 66]. Однако ни у одного из условно-патогенных микроорганизмов, возбудителей гнойно-воспалительных процессов и сепсиса у человека, до сих пор не расшифрована химическая структура большинства сигнальных молекул, а значит, «язык» межклеточных сигналов пока неизвестен. В то же время, доказательством существования «языка» сигнальных молекул является так называемый quorum sensing, выявленный именно в биопленках. По проблеме quorum sensing или иначе эффекту плотности микробных популяций существует столь обширная литература, что она заслуживает отдельного обзора, выходящего за рамки данной публикации. После окончательного созревания, в биопленке устанавливается оптимальная скорость роста/гибели бактериальных клеток, физиологическая кооперативность и метаболическая эффективность, которые обеспечивают идеальные условия для функциональной координации, в результате чего создается трехмерная структура, во многом сходная с эукариотическими тканями [2, 7]. Не случайно, в специальной литературе исследователи образно употребляют термины «пятая ткань» или «невидимый орган» в отношении всего микробного сообщества, населяющего человека. В зрелой структурированной биопленке бактерии практически не делятся, в том числе и из-за пространственных ограничений, так как разделению клеток препятствует окружающий их полисахаридный матрикс, но сохраняют высокую жизнеспособность. В случае голодания эти клетки способны синтезировать ферменты - экзополисахаридные лиазы,  разрушающие экзополисахаридный матрикс. В итоге клетка получает некоторое количество питательных веществ и освобождается от жесткой структуры биопленки, что позволяет ей начать поиск более благоприятных условий [67]. Схематично описанный процесс представлен на рис.1. Цель работы: изучение влияния гидролитических ферментов на формирование и разрушение биопленки Y pseudotuberculosis и B. subtilis. Материалы и методы. В работе использовали штаммы Y pseudotuberculosis из коллекции ФГБНУ НИИЭМ им. Сомова, изолированные от больного, из внешней и штамм 2517 (Институт Пастера, Франция), несущий плазмиду вирулентности. Проверена способность исследуемых штаммов Y. pseudotuberculosis формировать биопленку при температурах 37°С и 20-22°С в жидкой среде (питательный бульон) в течение 24-48 ч. По истечению этого времени готовили образцы и анализировали их в двулучевом сканирующем электронном микроскопе Quanta 200 3D (FEI Company USA). Количественное определение способности Y. pseudotuberculosis образовывать биопленки проводили в стандартных 96-луночных полистероловых планшетах по методу [29, 30]. Бактерии выращивали в питательном бульоне рН 7,1-7,2 в течение 18-24 ч при температуре 20-22 С. Затем микроорганизмы в дозе 107 мк/мл разносили по 200 мкл в лунки планшета. Для каждого опыта обычно использовали 4-8 дублирующих лунок. Системы инкубировали в течение 4, 7 и 10 суток при температуре 20-22°С. Измеряли количество образовавшейся биопленки и определяли число КОЕ. Для этого среду с клетками удаляли из лунок, промывали их 3-4 раза стерильным 0,85% раствором NaCl для удаления неприкрепившихся клеток и компонентов среды. В каждую лунку вносили по 200 мкл 0,5% водного раствора кристаллического фиолетового (CV) и инкубировали планшет при комнатной температуре 15 мин. После удаления несвязанного красителя лунки промывали водой 3-4 раза до исчезновения окраски и подсушивали на воздухе в течение нескольких часов или оставляли на ночь. Для количественного определения биопленки в каждую лунку планшета добавляли 200 мкл 96% этанола, содержащего 2% уксусной кислоты (объем/ объем), инкубировали планшет при комнатной температуре в течение 15 мин для растворения красителя. Количество биопленки оценивали в планшет-ридере по оптической плотности при 600 нм. Ингибирование образования биопленки тестировали по методу [28]. Исследовали действие на биопленки ДНКазы I (Sigma), а-галактозидазы морской бактерии Pseudoalteromonas spp. КММ 701 [8], эндо-1,3-р-0-глюканазы морской бактерии Formosa algae [2]. Для исследования воздействия на процесс образования биопленки различные соединения вносили в лунки одновременно с Y. pseudotuberculosis. Инкубировали планшет при 20-22°С, в течение времени, необходимого для развития биопленки. Для выявления разрушения биопленки разные концентрации исследуемых ферментов в буфере добавляли в лунки после формирования биопленки. Затем систему инкубировали дополнительно в течение 1 ч при 37°С или 24 ч при 20-22°С. Дальнейшую обработку лунок планшета и окраску биопленки проводили, как описано выше. Для определения числа колониеобразую-щих единиц (КОЕ/мл) в исходной культуре Y. pseudotuberculosis готовили серию разведений, затем высевали бактерии в объеме 0,1 мл на дифференциально-диагностическую среду №67 (Г.Д. Серов, 1969). Инкубировали посевы в течение 18-24 ч при 37°С, затем 18-24 ч при 20-22°С и подсчитывали число выросших колоний. Для определения числа КОЕ Y. pseudotuberculosis в составе биопленки из лунок планшета удаляли среду с неприкрепленными клетками и трижды промывали их стерильным 0.85% раствором NaCl. В каждую лунку вносили по 200 мкл раствора и тщательно ресуспендировали клетки бактерий, прикрепленные ко дну и стенкам лунки. Из полученной взвеси готовили серию разведений и высевали материал по 0,1мл на среду №67. После инкубирования посевов подсчитывали число КОЕ/мл. Выращивание и количественное определение биопленки B. subtilis проводили аналогично методам, используемым с Y. pseudotuberculosis, за исключением того, что инкубацию проводили в течение 24 ч при 37°С. Все определения проводили в четырехкратной повторности, результаты обрабатывали статистически [1, 2]. Результаты и их обсуждение Выявлена способность Y. pseudotuberculosis образовывать биопленки как в среде выращивания микроорганизмов (питательный бульон), так и на абиотической поверхности, подобраны условия роста бактерий в лунках полистирольных планшетов, дающие возможность количественного тестирования формируемых биопленок. Рис. 1. Биопленка Y. pseudotuberculosis, сформировавшаяся в течение 48 ч культивирования бактерий (штамм 2517 pYV-) в питательном бульоне при 37°С. Стрелками показан межклеточный матрикс. Как видно из представленных результатов, количество образовавшейся биопленки различается у разных штаммов Y pseudotuberculosis. Наиболее интенсивный рост биопленки был выявлен у штамма 696 pYV+, изолированного из смыва с овощей (свежая капуста). Меньше всего биопленки формировали бактерии штамма 512 pYV+, выделенного от больного псевдотуберкулезом. Коллекционный штамм Y. pseudotuberculosis 2517, несущий плазмиду вирулентности и штамм, утративший ее, занимали промежуточное положение. Увеличение количества биопленки наблюдалось до 7 сут., после чего ее количество стабилизировалось на одном уровне, либо уменьшалось. Поскольку бактерии в составе биопленки могут представлять собой как активно функционирующие клетки, так и находящиеся в состоянии покоя или некультивируемые формы, нами было проведено определение числа колониеобразующих единиц в составе биопленки у исследуемых штаммов Y. Pseudotuberculosis. Максимальное число КОЕ обнаружено при культивировании системы в течение 4 сут., а затем оно снижалось в разной степени у разных штаммов. Известно, что внеклеточный матрикс состоит из белков, полисахаридов, липидов, гликолипидов, нуклеиновых кислот и некоторых других компонентов [16, 23]. Одним из подходов к борьбе с биопленками является использование ферментов, специфичных к структурным компонентам биопленки. В литературе имеются сведения о том, что бактериальные биопленки могут разрушаться при обработке разрушающими матрикс ферментами - ДНКазами [28, 32-34], протеазами [9, 11, 18], полисахарид деградирующими ферментами [23, 25]. Поскольку известно, что основную часть внеклеточного матрикса биопленки составляют полисахариды, мы изучили влияние О-гликозидгидролаз морских бактерий, участвующих в трансформации углеводов и углеводсодержащих биополимеров на формирование биопленки модельными микроорганизмами (табл. 1 и 2). В экспериментах был использован рекомбинантный белок а-галактозидазы морской бактерии Pseudoalteromonas sp. штамма КММ 701(а-PsGal) [8]. Имеются данные, что а^-галактозидаза катализирует гидролиз а-галактозидной связи в таких олигосахаридах, как раффиноза, мелибиоза, стахиоза и в таких полисахаридах, как галактоманнаны, а также в гликоконью-гатах, включая гликопротеины и гликолипиды [7, 8]. Другим исследуемым ферментом явилась эндо-1,3-Р-О-глюканаза из морской бактерии F. algae KMM 3553, обитающей на талломах бурой водоросли Fucus evanescens [2]. Эндо-1,3-Р-0-глюканазы широко распространены среди представителей всех царств живой природы от архебактерий до эукариот. Функции, выполняемые этими ферментами, чрезвычайно разнообразны, так как полисахариды 1,3-*^-глюканы являются одними из важнейших составляющих любых живых клеток и тканей. В Таблица 1 Влияние а-галактозидазы Pseudoalteromonas spp. КММ 701 на биопленки У pseudotuberculosis и B. subtilis Штаммы Y. pseudotuberculosis Образование биопленки, % Разрушение биопленки, % 1 мкг/мл а-галактозидазы 2 мкг/мл а-галактозидазы 22°С,1 час 22°С, 24 часа 2517 pYV- 403 ± 28 692 ± 39 0 0 2517 pYV+ 585 ± 41 626 ± 43 0 0 696 pYV+ 828 ± 53 755 ± 51 0 4 512 pYV+ 1209 ± 85 1265 ± 94 0 0 B. subtilis - 159 ± 11 0 2 частности, 1,3-*-0-глюканазы бактерий участвуют в деградации полисахаридов, которые используются бактериями в качестве источника энергии. У грибов эти ферменты осуществляют лизис собственного клеточного матрикса в процессе развития клеток, в растениях они участвуют в клеточной дифференциа- Как видно из табл. 2, фермент 1,3-Р-глюканаза, внесенный в систему с бактериями, оказывал ин-гибирующее действие на формировании биопленки Y pseudotuberculosis. Процент ингибирования составил у разных штаммов этих микроорганизмов от 10% до 87%. Самыми чувствительными к действию 1,3-Р-глюканазы оказались бактерии штамма 2517, несущего плазмиду вирулентности pYV. На уже сформированную биопленку Y. pseudotuberculosis 1,3-Р-глюканаза не оказывала влияния. Есть предположение, что механизм ингибирования образования биопленок может быть связан с подавлением экспрессии каких-то компонентов пленкообразования, поскольку 1,3-Р-глюканаза в природной морской бактерии F. algae является поставщиком простых углеводов для катаболизма. Возможно, Y. pseudotuberculosis 2517 pYV+ и 696 pYV+ отключают какие-то механизмы пленкообразования в присутствии 1,3-Р-глюканазы морской бактерии в связи с улучшением питание бактерий, а значит, ухудшений условий окружающей среды не предвидится. Однако имеются сведения о трансгликозилирующей активности данного фермента, способного из полисахарида морской водоросли ламинарана синтезировать трансламинаран - известный полисахарид с антирадиационной активностью. Тем не менее, трансглико-зилирующую активность 1,3-Р-глюканазы штаммы Y. pseudotuberculosis не используют в строительстве полисахаридных компонентов пленки, что косвенно указывает на отсутствии субстратов для фермента в составе пленок. Интересно отметить, что фракция 1,3-Р-глюканазы после элюции с Ni-агарозы давала наибольший ингибирующий эффект, скорее всего, из-за присутствия большой концентрации ЭДТА (50 мМ) (табл. 2). Экзополисахариды являются одним из основных компонентов матрикса большинства биопленок. Хотя состав этих полимеров обычно колеблется у разных бактерий, есть полисахариды, продуцируемые несколькими видами бактерий, а некоторые бактерии способны синтезировать несколько видов полисахаридов. Одним из наиболее распространенных полисахаридов матрикса является полимер ß-1,6-N-ацетил^-глюкозамина (PNAG), обнаруженный в разных видах бактерий, в том числе Escherichia coli, Staphylococcus epidermidis, Staрhylococcus aureus, Yersinia pestis, Actinobacillus spp., Aggregatibacter actinomycetemcomitans, Bordetella spp. [23]. В ма-триксе биопленки обычно находят целлюлозу, линейный полимер (1-4) глюкозы. Целлюлоза является основным компонентом матрикса биопленки некоторых штаммов E. coli и некоторых видов Salmonella, Citrobacter, Enterobacter, и Pseudomonas, а также Agrobacterium tumefaciens. Среди бактериальных экзополисахаридов встречаются сложные разветвленные полимеры, имеющие в своем составе глюкозу, галактозу, маннозу, рамнозу, маннуро-новую и гулуроновую кислоты [23]. Полисахариды не только помогают бактериям выживать в морской среде, но являются факторами, способствующими проникновению их в организм человека в период сезонных эпидемий [17]. Данных о составе полисахаридов внеклеточного матрикса биопленок Y. pseudotuberculosis в литературе пока нет. Важнейшим компонентом матрикса является ДНК. Экстраклеточная ДНК играет важную роль в развитии биопленки, обеспечивая структурную стабильность [19, 20] и защиту от антимикробных агентов [27]. В присутствии ДНКазы происходит ряд изменений в количестве, архитектуре, морфологии биопленок, а также в количестве КОЕ различных грамположительных и грамотрицательных бактерий. Расщепление внеклеточной ДНК приводит к изменению биопленки, что позволяет проникать антибиотикам. Таким образом, добавление ДНКазы усиливает действие антибиотиков, что Таблица 2 Влияние 1,3-р-гпюканазы F. algae на биопленку Y. pseudotuberculosis Штаммы Y pseudotuberculosis Образование биоппенки, % Разрушение биоппенки, % 18 мкг/мп ß-глюканазы1 12 мкг/мп ß-глюканазы2 22°С, 1 час 22°С, 24 часа 2517 pYV- 100 ± 6 92 ± 6 0 0 2517 pYV+ 19 ± 2 31 ± 3 0 0 696 pYV+ 13 ± 2 65± 5 0 4 512 pYV+ 90 ± 6 100 ± 5 0 0 Примечание: 1 - фракция р-глюканазы после стадии очистки на №-агарозе; 2 - фракция р-глюканазы после стадии гель-фильтрации приводит к снижению биомассы биопленки и числу ДНКазы I на образование и разрушение биопленок КОЕ [34]. В табл. 3 приведены данные по действию Y pseudotuberculosis и B. subtilis. Таблица 3 Влияние ДНКазы I на биопленку У pseudotuberculosis и B. subtilis Штаммы Y. pseudotuberculosis Образование биопленки, % Разрушение биопленки, % 37°С, 1час 22°С, 24 часа 2517 pYV- 83 ± 6 30 ± 3 - 2517 pYV+ 52 ± 4 21 ± 2 11 ± 1 696 pYV+ 50 ± 3 50 ± 4 49 ± 4 512 pYV+ 71 ± 5 20 ± 2 33 ± 3 B. subtilis 46± 3 59 ± 4 - Примечание: (-) - исследования не проводились. Из табл. 3 видно, что количество биопленки, образованной Y pseudotuberculosis штаммами 696 pYV+ и 2517 pYV+ в присутствии ДНКазы I, снижалось вдвое при концентрации фермента 20 мкг/мл и инкубирования системы в течении 4 с. при температуре 20-22°С. У бактерий двух других штаммов Y. pseudotuberculosis (512 pYV+ и 2517-) ингибиро-вание формирования биопленки было менее выражено. Показано, что ДНКаза I в концентрации 20 мкг/мл частично разрушала зрелые биопленки Y. pseudotuberculosis. Процент разрушения варьировал у разных штаммов микроорганизмов от 11% до 50% и зависел также от условий инкубации с ферментом. Биопленка B. subtilis оказалась также подвержена действию ДНКазы I. Нуклеаза ингибировала формирование биопленки, а также разрушала более половины уже образовавшейся биопленки. В литературе есть данные о влиянии нуклеаз на формирование и разрушение биопленок как грам-положительных, так и грамотрицательных бактерий, включая B. licheniformis, B. subtilis, E. coli, Micrococcus luteus, разных видов Pseudomonas [28]. Так, ДНКаза I уменьшала образование биопленки Rhodococcus ruber (C208) на ранней стадии формирования на 20-25%, но не оказывала существенного влияния на зрелые биопленки. В то же время, добавление ДНК значительно увеличивало образование биопленки на ранней стадии (на 50-100%) [19]. Формирование биопленки, как правило, включает в себя производство внеклеточного матрикса, который позволяет клеткам взаимодействовать между собой и/или адгезировать к поверхности. Одной из стратегий борьбы с биопленками является деградация этого матрикса. Некоторые виды бактерий, как было показано, секретируют ферменты, специфичные к тем или иным компонентам матрикса [23]. Например, альгинат биопленки мукоидных штаммов Pseudomonas aeruginosa, может разрушаться альги-натлиазой [10]. Внеклеточные протеазы участвуют в разрушении биопленки некоторых штаммов золотистого стафилококка [9]. В Xanthomonas campestris биопленки могут быть диспергированы с помощью фермента эндо-Р-(1,4)-маннаназы [15]. Дисперсин B (Р-гексозаминидаза) гидролизует гликозидные связи PNAG матрикса биопленок ряда бактерий. В его присутствии может полностью ингибироваться образование биопленок штаммов E. coli, а также S. epidermidis, S. aureus, P. fluorescens и Y pestis [21]. Дисперсин В также способствовал отторжению и повышению проницаемости для антибактериальных агентов вновь сформировавшейся биопленки [22, 31]. Внеклеточная ДНКаза (NucB) Bacillus licheniformis ингибировала образование биопленок таких микроорганизмов, как B. licheniformis, B. subtilis, E. coli, Micrococcus luteus и Pseudomonas [28]. Имеются данные о возможности использования нуклеаз морских бактерий для разжижения слизистых биопленок в терапии заболеваний верхних дыхательных путей [32, 33]. Нами было показано влияние ДНК-зы I и двух гликозидаз на формирование биопленок. Так, ДНКаза I оказывала ингибирующее действие на образование биопленки и разрушала зрелую биопленку. Не выявлено существенного влияния гликозидаз на уже сформированную биопленку, однако, обнаружены различия их в действии на образование биопленки. Если 1,3-Р^-глюканаза ингибировала образование биопленки штаммами Y. pseudotuberculosis, то a-D-галактозидаза проявляла стимулирующее действие на биопленки. Механизм такого действия предстоит выяснить. Ранее было установлено, что а-галактозидаза из морской бактерии Pseudoalteromonas spр. KMM 701 обладает антибактериальным свойством разрушать пленки патогенных микроорганизмов, образующихся на слизистых поверхностях человека. Обработка эпителиальных клеток гортани человека препаратом такого фермента значительно снижала адгезию возбудителя дифтерии С. diphtheriae [7]. Современные представления о биопленках требуют изменения подходов к диагностике и лечению инфекций в самых различных областях медицины и ветеринарии. Терапевтическое воздействие на биопленки может быть направлено на механизмы первоначальной адгезии бактерий к поверхности, блокирование синтеза или разрушение полимерного матрикса, нарушение межклеточного обмена информацией, а также оно может сочетаться с собственно бактерицидными агентами. Подобное лечение, действующее на структуру или функции биопленок, может оказаться более эффективным, чем стандартная антибактериальная терапия. Список литературы: https://cyberleninka.ru/article/n/vliyanie-fermentov-na-formirovanie-bakterialnyh-bioplenok/viewer https://studfile.net/preview/463035/page:3/ 1 2 |