Влияние фенотипических характеристик ESCHERICHIA COLI на их антагонистическую активность при описторхозной инвазии

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Введение. Инвазия Opisthorchis felineus в организме человека вызывает воспалительные и дискинетические нарушения желудочно-кишечного тракта, сопровождающиеся изменениями фенотипических особенностей микробиоты толстой кишки. Цель исследования — изучение влияния фенотипических характеристик изолятов Escherichia coli в отношении бактерий Klebsiella spp., выделенных из содержимого толстой кишки пациентов с диагнозом «Описторхоз», на их антагонистическую активность. Материалы и методы. Изучены фенотипические свойства 54 изолятов E. coli и 8 — бактерий рода Klebsiella, выделенных из содержимого толстой кишки пациентов с диагнозом «Описторхоз». Идентификация изолятов, анализ протеомных профилей выполнен с использованием программного обеспечения Maldi BioTyper 3.0. Проведено 204 исследования антагонистической активности изолятов E. coli с различными свойствами в отношении Klebsiella spp. методом совместного культивирования. Изоляты E. coli и Klebsiella spp. изучены методом полногеномного секвенирования. Результаты. Бактерии E. coli с типичными фенотипическими характеристиками проявляли достоверно более выраженную антагонистическую активность в отношении Klebsiella spp. Установлен статистически достоверно более высокий уровень антагонистической активности в отношении бактерий K. oxytoca, чем при взаимодействии со штаммами K. pneumoniae. Протеомные профили штаммов разделились на кластеры в зависимости от уровня антагонистической активности. Молекулярное серотипирование E. coli по О- и H-антигенам в 60,0% случаев выявило гены энтеротоксигенных, энтероинвазивных и внекишечных патогенов. Определены штаммы, обладающие максимально высокими показателями индекса антагонистической активности, являющиеся носителями генов энтеротоксигенных E. coli сиквенс-серотипов О6:Н1 и О6:Н5. Геном этих штаммов включал наибольшее количество комплексов генов вирулентности: адгезинов, инвазинов, токсинов, бактериоцинов. Мультилокусное сиквенс-типирование и сиквенс-серотипирование штаммов E. coli и K. pneumoniae установило их гетерогенность, изоляты K. oxytoca определены как ST242 и ST176. Для всех штаммов была характерна гомология маркеров антибиотикорезистентности (oqxA, oqxB, fosA) и разнообразие вариантов генов резистентности к бета-лактамным антибиотикам. Заключение. Установлено, что изоляты E. coli, обладающие типичными фенотипическими характеристиками и являющиеся носителями комплексов генов вирулентности, проявляли достоверно более выраженную антагонистическую активность в отношении Klebsiella spp., изолированных из содержимого толстой кишки пациентов с диагнозом «Описторхоз».

Об авторах

Л. В. Катаева

ФБУН Тюменский НИИ краевой инфекционной патологии Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

Автор, ответственный за переписку.
Email: KataevaLV@Tniikip.rospotrebnadzor.ru

д.м.н., главный научный сотрудник, зав. бактериологической лабораторией

Россия, Тюмень

Н. Ф. Карпухина

ФБУН Тюменский НИИ краевой инфекционной патологии Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

Email: KataevaLV@Tniikip.rospotrebnadzor.ru

биолог бактериологической лаборатории 

Россия, Тюмень

А. А. Вакарина

ФБУН Тюменский НИИ краевой инфекционной патологии Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

Email: KataevaLV@Tniikip.rospotrebnadzor.ru

к.м.н., старший научный сотрудник бактериологической лаборатории 

Россия, Тюмень

О. Н. Колотова

ФБУН Тюменский НИИ краевой инфекционной патологии Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

Email: KataevaLV@Tniikip.rospotrebnadzor.ru

младший научный сотрудник бактериологической лаборатории

Россия, Тюмень

Т. Ф. Степанова

ФБУН Тюменский НИИ краевой инфекционной патологии Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

Email: info@Tniikip.rospotrebnadzor.ru

д.м.н., профессор, директор

Россия, Тюмень

К. Б. Степанова

ФБУН Тюменский НИИ краевой инфекционной патологии Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

Email: KataevaLV@Tniikip.rospotrebnadzor.ru

к.м.н., ведущий научный сотрудник лаборатории клиники и иммунологии биогельминтозов

Россия, Тюмень

Список литературы

  1. Андрюков Б.Г., Тимченко Н.Ф., Ляпун И.Н., Бынина М.П., Матосова Е.В. Гетерогенность в изогенных популяциях бактерий и современные технологии клеточного фенотипирования // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2021. Т. 98, № 1. C. 73–83. [Andryukov B.G., Timchenko N.F., Lyapun I.N., Bynina M.P., Matosova E.V. Heterogeneity in isogenic bacteria populations and modern technologies of cell phenotyping. Zhurnal mikrobiologii, epidemiologii i immunobiologii = Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology, 2021, vol. 98, no. 1, pp. 73–83. (In Russ.)] doi: 10.36233/0372-9311-33
  2. Афонюшкин В.Н., Донченко Н.А., Козлова Ю.Н., Давыдова Н.В., Коптев В.Ю., Черепушкина В.С. Роль биопленок в адаптации микроорганизмов к неблагоприятным факторам окружающей среды на примере Pseudomonas aeruginosa (обзор литературы) // Гигиена и санитария. 2020. Т. 99, № 4. С. 379–383. [Afonyushkin V.N., Donchenko N.A., Kozlova J.N., Davidova N.A., Koptev V.Yu., Cherepushkina V.S. Questions on the role of biofilms for the adaptation of microorganisms to unfavorable environmental factors by the example of Pseudomonas aeruginosa. Gigiena i sanitariya = Hygiene and Sanitation, 2020, vol. 99, no. 4, pp. 379–383. (In Russ.)] doi: 10.47470/0016-9900-2020-99-4-379-383
  3. Бибик О.И. Описторхоз — актуальная проблема здравоохранения (обзор и анализ проблемы) // Российский паразитологический журнал. 2020. Т. 14, № 4. С. 38–49. [Bibik O.I. Opisthorchosis is a topical health problem (problem overview and analysis). Rossiiskii parazitologicheskii zhurnal = Russian Journal of Parasitology, 2020, vol. 14, no. 4, pp. 38–49. (In Russ.)] doi: 10.31016/1998-8435-2020-14-4-38-49
  4. Бухарин О.В., Перунова Н.Б. Роль микробиоты в регуляции гомеостаза организма человека при инфекции // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунологии. 2020. Т. 97, № 5. С. 458–467. [Bukharin O.V., Perunova N.B. The role of microbiota in the regulation of homeostasis in the human body during infection. Zhurnal mikrobiologii, epidemiologii i immunologii = Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology, 2020, vol. 97, no. 5, pp. 458–467. (In Russ.)] doi: 10.36233/0372-9311-2020-97-5-8
  5. Годовалова А.П., Ожгибесов Г.П., Никулина Е.А. Особенности штаммов Escherichia coli, выделенных при воспалительных заболеваниях // Вестник современной клинической медицины. 2019. Т. 12, № 4. С. 7–10. [Godovalov A.P., Ozhgibesov G.P., Nikulina E.A. The properties of Escherichia coli strains isolated in human inflammatory diseases. Vestnik sovremennoi klinicheskoi meditsiny = The Bulletin of Contemporary Clinical Medicine, 2019, vol. 12, no. 4, pp. 7–10. (In Russ.)] doi: 10.20969/VSKM.2019.12(4).7-10
  6. Дружинин В.Г., Буслаев В.Ю., Баранова Е.Д., Начева Л.В. Роль микробиоты в поддержании гомеостаза и индукции мутагенеза в соматических клетках человека // Фундаментальная и клиническая медицина. 2018. Т. 3, № 4. С. 83–92. [Druzhinin V.G., Buslaev V.Y., Baranova E.D., Nacheva L.V. The role of microbiota in cellular homeostasis and mutagenesis. Fundamental’naya i klinicheskaya meditsina = Fundamental and Clinical Medicine, 2018, vol. 3, no. 4, pp. 83–92. (In Russ.)] doi: 10.23946/2500-0764-2018-3-4-83-92
  7. Заславская М.И., Махрова Т.В., Александрова Н.А., Игнатова Н.И., Белова И.В., Точилина А.Г., Соловьева И.В. Перспективы использования бактериоцинов нормальной микробиоты в антибактериальной терапии (обзор) // Современные технологии в медицине. 2019. Т. 11, вып. 3. С. 136–145. [Zaslavskaya M.I., Makhrova T.V., Aleksandrova N.A., Ignatova N.I., Belova I.V., Tochilina A.G., Solovyeva I.V. Prospects for using bacteriocins of normal microbiota in antibacterial therapy (review). Sovremennye tekhnologii v meditsine = Modern Tehnologies in Medicine, 2019, vol. 11, no. 3, pp. 136–145. (In Russ.)] doi: 10.17691/stm2019.11.3.17
  8. Захаренко С.М. Токсин-продуцирующие Klebsiella oxytoca как причина антибиотик-ассоциированного колита // Альманах клинической медицины. 2018. Т. 46, № 5. С. 497–503. [Zakharenko S.M. Toxin-producing Klebsiella oxytoca as a cause of antibiotic-associated colitis. Al’manakh klinicheskoi meditsiny = Almanac of Clinical Medicine, 2018, vol. 46, no. 5, pp. 497–503. (In Russ.)] doi: 10.18786/2072-0505-2018-46-5-497-503
  9. Караулов А.В., Афанасьев С.С., Алешкин В.А., Бондаренко Н.Л., Воропаева Е.А., Афанасьев М.С., Несвижский Ю.В., Алешкин А.В., Борисова О.Ю., Овсянникова Е.Г., Рубальский О.В., Пылев А.Л., Бочкарева С.С., Сердюков В.Г., Рубальская Е.Е., Воропаев А.Д., Махмудов Р.С. Механизмы приобретения вирулентности условно-патогенными микроорганизмами и формирования пула нозокомиальных штаммов в микробиоценозах слизистых открытых полостей организма // Астраханский медицинский журнал. 2018. Т. 13, № 2. С. 17–31. [Karaulov A.V., Afanas’ev S.S., Aleshkin V.A., Bondarenko N.L., Voropaeva E.A., Afanas’ev M.S., Nesvizhskii Yu.V., Aleshkin A.V., Borisova O.Yu., Ovsyannikova E.G., Rubal’skii O.V., Pylev A.L., Bochkareva S.S., Serdyukov V.G., Rubal’skaya E.E., Voropaev A.D., Makhmudov R.S. Mechanisms of virulence acquisition of opportunistic microorganisms and nosocomial strains pool formation in mucosal microbiocenoses of open cavities of the body. Astrakhanskii meditsinskii zhurnal = Astrakhan Medical Journal, 2018, vol. 13, no. 2, pp. 17–31. (In Russ.)] doi: 10.17021/2018.13.2.17.31
  10. Лазарева И.В., Старкова П.С., Агеевец В.А., Волкова М.О., Лебедева М.С., Навацкая А.С., Мясникова Е.Б., Митрошина Г.В., Сидоренко С.В. Оценка распространения ректального носительства генов вирулентности и карбапенемаз у пациентов, поступивших на плановую госпитализацию // Антибиотики и химиотерапия. 2018. Т. 63, № 11–12. С. 18–23. [Lazareva I.V., Starkova P.S., Ageevets V.A., Volkova M.O., Lebedeva M.S., Navatskaya A.S., Myasnikova E.B., Mitroshina G.V., Sidorenko S.V. Assessment of the distribution of rectal carriage of virulence and carbapenemases genes in patients enrolled for planned hospitalization. Antibiotiki i khimioterapiya = Antibiotics and Chemotherapy, 2018, vol. 63, no. 11–12, pp. 18–23. (In Russ.)]
  11. Пай Г.В., Ракитина Д.В., Сухина М.А., Юдин С.М., Макаров В.В., Мания Т.Р., Загайнова А.В. Оценка наличия генов, связанных с вирулентностью, у изолятов Klebsiella pneumoniae, выделенных из микробиоты больных и «практически» здоровых людей, с применением метода мультиплексной полимеразной цепной реакции // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2022. Т. 99, № 4. C. 436–444. [Pay G.V., Rakitina D.V., Sukhina M.A., Yudin S.M., Makarov V.V., Maniya T.R., Zagaynova A.V. Multiplex PCR screening for virulence genes of Klebsiella pneumoniae isolated from microbiota of diseased and healthy people. Zhurnal mikrobiologii, epidemiologii i immunobiologii = Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology, 2022, vol. 99, no. 4, pp. 436–444. (In Russ.)] doi: 10.36233/0372-9311-237
  12. Семенов А.В. Антагонизм как результат межмикробных отношений // Бюллетень оренбургского научного центра УРО РАН. 2013. № 1: 8. [Semenov A.V. Antagonism as a result cross-species interaction between microorganisms. Byulleten’ orenburgskogo nauchnogo tsentra URO RAN = Bulletin of the Orenburg Scientific Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, 2023, no. 1: 8. (In Russ.)] URL: http://elmag.uran.ru:9673/magazine/Numbers/2013-1/Articles/SemenovAV(2013-1).pdf (05.06.2023)
  13. Семенова Д.Р., Николева И.В., Фиалкина С.В., Хаертынов Х.С., Анохин В.А., Валиуллина И.Р. Частота колонизации «гипервирулентными» штаммами Klebsiella pneumoniae новорожденных и грудных детей с внебольничной и нозокомиальной клебсиеллезной инфекцией // Российский вестник перинатологии и педиатрии. 2020. Т. 65, № 5. С. 158–163. [Semenova D.R., Nikolaeva I.V., Fialkina S.V., Khaertynov Kh.S., Anohin V.A., Valiullina I.R. Frequency of colonization with “hypervirulent” Klebsiella pneumoniae strains of newborns and infants with community-acquired and nosocomial klebsiella infection. Rossiiskii vestnik perinatologii i pediatrii = Russian Bulletin of Perinatology and Pediatrics, 2020, vol. 65, no. 5, pp. 158–163. (In Russ.)] doi: 10.21508/1027-4065-2020-65-5-158-163
  14. Синягина М.Н., Лайков А.В., Маркелова М.И., Булыгина Е.А., Хуснутдинова Д.Р., Абдулхаков С.Р., Григорьева Т.В. Физиолого-биохимическая и генетическая характеристика конкурентных свойств штаммов Escherichia coli в кишечной микрофлоре пациентов с болезнью Крона и здоровых добровольцев // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2022. Т. 99, № 6. C. 669–681. [Siniagina M.N., Laikov A.V., Markelova M.I., Boulygina E.A., Khusnutdinova D.R., Abdulkhakov S.R., Grigoryeva T.V. Competitive ability of Escherichia coli strains in the intestinal microbiota of patients with Crohn’s disease and healthy volunteers: physiological, biochemical and genetic characteristics. Zhurnal mikrobiologii, epidemiologii i immunobiologii = Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology, 2022, vol. 99, no. 6, pp. 669–681. (In Russ.)] doi: 10.36233/0372-9311-192
  15. Степанова К.Б., Катаева Л.В., Степанова Т.Ф., Колотова О.Н. Молекулярно-генетическая характеристика представителей микропаразитоценоза при описторхозе // Медицинская паразитология и паразитарные болезни. 2022. № 1. С. 3–10. [Stepanova K.B., Kataeva L.V., Stepanova T.F., Kolotova O.N. Molecular-genetic characteristics of microparasitocenosis members in opistorchiasis. Meditsinskaya parazitologiya i parazitarnye bolezni = Medical Parasitology and Parasitic Diseases, 2022, vol. 1, pp. 3–10. (In Russ.)] doi: 10.33092/0025-8326mp2022.1.3-10
  16. Топол И.А., Полякова И.С., Елыкова А.В. Роль кишечной микробиоты в регуляции иммунных реакций в иммунной системе кишечника в условиях стресса и при модуляции ее состава путем введения антибиотиков и пробиотиков // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2022. Т. 99, № 6. C. 722–733. [Topol I.A., Polyakova I.S., Elykova A.V. Role of intestinal microbiota in regulation of immune reactions of gut-associated lymphoid tissue under stress and following the modulation of its composition by antibiotics and probiotics administration. Zhurnal mikrobiologii, epidemiologii i immunobiologii = Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology, 2022, vol. 99, no. 6, pp. 722–733. (In Russ.)] doi: 10.36233/0372-9311-270
  17. Хаертынов Х.С., Анохин В.А., Ризванов А.А., Давидюк Ю.Н., Халиуллина С.В., Любин С.А., Казакова Ф.М., Сатрутдинов М.А., Фаттахов М.Г. Вирулентность и антибиотикорезистентность изолятов Klebsiella pneumoniae у новорожденных с локализованными и генерализованными формами клебсиеллезной инфекции // Российский вестник перинатологии и педиатрии. 2018. Т. 63, № 5. С. 139–146. [Khaertynov K.S., Anohin V.A., Rizvanov A.A., Davidyuk Yu.N., Khaliullina S.V., Lyubin S.A., Kazakova F.M., Satrutdinov M.A., Fattahov M.G. Virulence and antibiotic resistance of isolates of Klebsiella pneumoniae in newborns with localized and generalized forms of infection. Rossiiskii vestnik perinatologii i pediatrii = Russian Bulletin of Perinatology and Pediatrics, 2018, vol. 63, no. 5, pp. 139–146. (In Russ.)] doi: 10.21508/1027-4065-2018-63-5-139-146
  18. Baquero F., Lanza V.F., Baquero M.R., Del Campo R., Bravo-Vázquez D.A . Microcins in Enterobacteriaceae: peptide antimicrobials in the eco-active intestinal chemosphere. Front. Microbiol., 2019, vol. 10: 2261. doi: 10.3389/fmicb.2019.02261
  19. Marković K.G., Grujović M.Ž., Koraćević M.G., Nikodijević D.D., Milutinović M.G., Semedo-Lemsaddek T., Djilas M.D. Colicins and microcins produced by Enterobacteriaceae: characterization, mode of action, and putative applications. Int. J. Environ. Res. Public Health., 2022, vol. 19, no. 18: 11825. doi: 10.3390/ijerph191811825
  20. Pakharukova M.Y., Lishai E.A., Zaparina O., Baginskaya N.V., Hong S.J., Sripa B., Mordvinov V.A. Opisthorchis viverrini, Clonorchis sinensis and Opisthorchis felineus liver flukes affect mammalian host microbiome in a species-specific manner. PLoS Negl. Trop. Dis., 2023, vol. 17, no. 2: e0011111. doi: 10.1371/journal.pntd.0011111
  21. Sun L., Bai Y., Zhang X., Zhou C., Zhang J., Su X., Luo H., Yao B., Wang Y., Tu T. Characterization of three glutamate decarboxylases from Bacillus spp. for efficient γ-aminobutyric acid production. Microb. Cell Fact., 2021, vol. 20, no. 1: 153. doi: 10.1186/s12934-021-01646-8
  22. Yogeswara I.B.A., Maneerat S., Haltrich D. Glutamate decarboxylase from lactic acid bacteria — a key enzyme in GABA Synthesis. Microorganisms, 2020, vol. 8, no. 12: 1923. doi: 10.3390/microorganisms8121923

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рисунок 1. Структура изолятов E. coli, выделенных из содержимого толстой кишки пациентов с диагнозом «Описторхоз», по фенотипическим характеристикам, %

Скачать (61KB)
Метаданные
3. Рисунок 2. Сравнительная характеристика ИАА изолятов E. coli, отличающихся по фенотипическим свойствам, в динамике по суткам, %

Скачать (78KB)
Метаданные
4. Рисунок 3. Дендрограммы штаммов E. сoli, обладающих низким показателем ИАА ≤ 20 (А) и высоким — ИАА > 70 (Б)

Скачать (82KB)
Метаданные

© Катаева Л.В., Карпухина Н.Ф., Вакарина А.А., Колотова О.Н., Степанова Т.Ф., Степанова К.Б., 2023

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».