banner
Дом / Новости / Полимикробные биопленки глазных бактерий и грибов на роговице человека ex vivo
Новости

Полимикробные биопленки глазных бактерий и грибов на роговице человека ex vivo

Aug 17, 2023Aug 17, 2023

Том 12 научных отчетов, номер статьи: 11606 (2022) Цитировать эту статью

1116 Доступов

2 цитаты

2 Альтметрика

Подробности о метриках

Микробы, живущие в биопленках, обладают в несколько раз более высокой устойчивостью к противомикробным препаратам, чем их планктонные собратья. По сравнению с мономикробными биопленками полимикробные биопленки, включающие множество бактерий, грибов или и то, и другое, являются более доминирующими в природе. Парадоксально, но полимикробные биопленки изучены меньше. В этом исследовании глазные изоляты Staphylococcus aureus, S. epidermidis и Candida albicans, этиологических агентов нескольких глазных инфекций, были использованы для демонстрации их способности образовывать моно- и полимикробные биопленки как in vitro, так и на трупной роговице человека. Количественными (методы кристаллического фиолетового и ХТТ) и качественными (конфокальная и сканирующая электронная микроскопия) методами показано, что они образуют полимикробные биопленки. Степень образования биопленки зависела от того, инкубировались ли бактерии и грибы одновременно или добавлялись к предварительно сформированной биопленке. Кроме того, полимикробные биопленки проявляли повышенную устойчивость к различным противомикробным препаратам по сравнению с планктонными клетками. При мониторинге MBEC различных антибактериальных и противогрибковых средств наблюдалось, что MBEC в полимикробных биопленках были либо идентичными, либо снижены по сравнению с мономикробными биопленками. Результаты актуальны при планировании стратегии лечения глаз. Это исследование показывает, что глазные бактерии и грибы образуют полимикробные биопленки и демонстрируют повышенную устойчивость к противомикробным препаратам по сравнению с планктонными клетками.

На поверхности глаза обитает сообщество бактерий, грибков и вирусов, которые в нормальных условиях безвредны. Некоторые из этих микроорганизмов были идентифицированы как этиологические агенты глазных заболеваний, таких как конъюнктивит, кератит, эндофтальмит, блефарит, орбитальный целлюлит, дакриоцистит и т. д.1. Эти глазные инфекции чувствительны к антибактериальным, противогрибковым и противовирусным препаратам. Но лечение глазных заболеваний осложняется такими факторами, как инфекции глаз, которые могут быть как мономикробными, так и полимикробными2, а также возникновение у микробов резистентности к противомикробным препаратам (УПП). Стратегия, обычно используемая микробами для приобретения устойчивости к противомикробным препаратам, заключается в способности микробов образовывать биопленку3,4, которая защищает микробы от враждебных условий окружающей среды, и одновременно микробы проявляют метаболическое сотрудничество, приобретают фенотипы УПП, демонстрируют измененную экспрессию генов вирулентности. и факторы вирулентности5,6,7,8,9. Образование биопленок чрезвычайно важно для здоровья человека и связано с 80% человеческих инфекций, таких как муковисцидоз10, отит11, синусит12, раневая инфекция диабета13 и т. д. Образование биопленок также наблюдается на постоянных медицинских устройствах (IMD), таких как внутривенные катетеры14, протезы сердца клапаны15, ортопедические устройства16, контактные линзы17 и т. д. Кроме того, биопленка также может быть полимикробной, включающей сосуществование бактерии и грибка, или двух разных бактерий, или двух разных грибов3 или более18. Полимикробные биопленки сложнее лечить, поскольку они более устойчивы к антимикробному лечению, чем соответствующие одновидовые биопленки19,20 и соответствующие планктонные клетки21.

Исследования показали, что глазные бактериальные возбудители Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, S. epidermidis, Streptococcus spp., Enterobacter spp., E. agglomerans, Micrococcus luteus, Serratia marcescens, Neisseria spp., Moraxella spp., Bacillus spp., Escherichia coli , Proteus mirabilis и Klebsiella spp.22,23 обладают способностью образовывать биопленки на интраокулярных линзах, контактных линзах, шовном материале, имплантатах век, луночных имплантатах, орбитальных имплантатах и ​​склеральных пряжках24. Кроме того, количество антибиотиков, необходимое для уничтожения клеток в фазе биопленки, более чем в 100 раз превышает количество антибиотиков, необходимых для уничтожения планктонных клеток25. Эти исследования мономикробных биопленок in vitro необходимо сравнить с полимикробными биопленками, в которых участвуют многочисленные бактерии, бактерии и грибы, а также, возможно, водоросли и простейшие26. Полимикробные биопленки были впервые описаны для бактерий, обитающих в полости рта27,28 и хронических ран29, и показали, что прямые экстраполяции мономикробных биопленок in vitro на полимикробные биопленки являются неточными и вводят в заблуждение в отношении защитного эффекта биопленок, усиления вирулентности и горизонтального переноса генов. в биопленке30. Полимикробные биопленки пока еще плохо описаны.

 0.3 at 595 nm) and “low-biofilm formers” (OD < 0.3 at 595 nm)32,33. S. aureus ATCC25922 (positive for biofilm formation) and E. coli ATCC25923 (negative for biofilm formation) served as a positive and negative controls respectively for biofilm formation. The experiment was performed with three replicates./p> 0.3 respectively were considered as low-biofilm formers and high-biofilm formers./p> 2 fold) compared to the planktonic cells for all the 18 different antibiotics that were screened (Supplementary Table 3; Fig. 6A). Amikacin, ceftriaxone, chloramphenicol and ofloxacin at 12 ug/ml were the most effective in the planktonic phase which increased to several fold (32–512 μg/ml) in the biofilm phase at 48 h of biofilm formation (Supplementary Table 3; Fig. 6A). The MBECs of all the 18 antibiotics increased in the polymicrobial biofilm phase irrespective of whether the polymicrobial biofilm was generated by simultaneous incubation or sequential incubation of the bacterium and fungi compared to the planktonic phase S. aureus (Supplementary Table 3; Fig. 6 A)./p> 2-fold) increase in MBEC to the 18 antibiotics in the biofilm phase compared to the planktonic cells (Supplementary Table 4; Fig. 7A) at 24 h and 48 h of biofilm formation. Further, S. epidermidis was most susceptible to amikacin, ceftriaxone and cefazolin (MIC: 12 μg/ml) (Supplementary Table 4; Fig. 7A). But when the MBEC of the 18 antibiotics was compared at 48 h of biofilm formation with the biofilm at 24 h, the MBEC at 48 h of biofilm formation remained unchanged for 13 antibiotics and the MBEC of 5 antibiotics increased (Fig. 7; also see Supplementary Table 4)./p>