НОВЫЙ ПОДХОД К ИЗУЧЕНИЮ МОРФОЛОГИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ МИКРОБНЫХ БИОПЛЁНОК

Аннотация

Микробные биоплёнки представляют разнородные, способные к движению и постоянно изменяющиеся сообщества микроорганизмов, нередко разных таксонов. Подходы к изучению и оценке действия антибиоплёночных препаратов, широко представленные сегодня, не позволяют адекватно оценить их эффекты, в то время как именно результаты изучения взаимодействия лекарственных препаратов с компонентами биоплёнки могут обеспечить как можно более правильный выбор стратегии терапии. Цель исследования — апробация нового способа морфологической оценки биоплёнки. Для формирования биоплёнок использован подход, когда предметное стекло располагали по отношению к чашке Петри под углом в 30о-45о, в пространство между чашкой Петри и предметным стеклом заливали взвесь тест-штаммов S. epidermidis в мясо-пептонном бульоне. Рядом с предметным стеклом укладывали стерильный ватный тампон, смоченный дистиллированной водой, для создания оптимальной влажности. Система помещалась в термостат на 24 часа. Сформированные плёнки исследовались под микроскопом при помощи видеоокуляра DCM 310 и программы Scope photo x86, 3.1.312., позволяющей провести полное морфометрическое исследование плёнки: выделить слои, каналы, полости, произвести замеры с последующим сохранением результатов на электронном носителе в формате файлов jpg. При микроскопии окрашенного препарата установлено, что биоплёнка имеет слоистое строение. В каждом изображении, полученном с помощью видеоокуляра, можно дифференцировать 4 слоя. От границы двух сред кнутри: слой фрагментации, плотный слой, слой матриксного вещества, слой персистеров. Через всю толщу биоплёнки наблюдаются каналы разного диаметра (от 10 до 24 мкм). Использованный подход позволяет визуализировать и оценить структуру микробной биоплёнки, измерить толщину слоёв и диаметры каналов. Способ может быть использован для изучения действия антимикробных препаратов на бактериальные пленки.

Об авторах

Список литературы

Чеботарь И.В., Маянский А.Н., Маянский Н.А. Матрикс микробных биопленок. Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. 2016; 18(1): 9-19.

Маянский А.Н., Чеботарь И.В. Стафилококковые биоплёнки: структура, регуляция, отторжение. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2011; 1:101-8.

Годовалов А.П., Карпунина Т.И. Определение компонентного состава биопленок грамположительных бактерий. Клиническая лабораторная диагностика. 2019; 64(10): 632-4.

Петрова Н.В. Биоплёнки: этапы формирования, свойства и клинические последствия. Клиническая патофизиология. 2015; 3: 9-16.

Kumar A., Alam A., Rani M., Ehtesham N.Z., Hasnain S.E. Biofilms: Survival and defense strategy for pathogens. Int. J. Med. Microbiol. 2017; 307(8):481-9.

Stewart P.S. Antimicrobial Tolerance in Biofilms. Microbiol Spectr. 2015; 3(3):10.

Yin W., Wang Y., Liu L., He J. Biofilms: The Microbial “Protective Clothing” in Extreme Environments. Int. J. Mol. Sci. 2019; 20(14): 3423.

Годовалов А.П., Степанов М.С., Яковлев М.В., Кобзаренко Е.Е., Батог К.А. Определение биоплёнкообразующей активности микроорганизмов на синтетических полимерных материалах. Клиническая лабораторная диагностика. 2019; 64(12): 758-61

Yan J., Bassler B.L. Surviving as a Community: Antibiotic Tolerance and Persistence in Bacterial Biofilms. Cell Host Microbe. 2019; 26(1):15-21

Годовалов А.П., Степанов М.С., Кобзаренко Е.Е. Способ оценки морфологической структуры биоплёнок микроорганизмов. Патент РФ № RU 2719402 C1; 2020.

Рыбальченко О.В., Бондаренко В.М., Орлова О.Г. Ультраструктура микробных биопленок при межклеточных взаимоотношениях бактерий в сообществах. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2014; 4:87-92.

Otto M. Staphylococcal Biofilms. Microbiol. Spectr. 2018; 6(4):10.

O’Toole G.A. Microtiter dish biofilm formation assay. J. Vis. Exp. 2011; 47: 2437.

Ключевые слова