Journal of microbiology, epidemiology and immunobiologyJournal of microbiology, epidemiology and immunobiologyЖурнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии0372-93112686-7613Central Research Institute for Epidemiology13295ArticlesСтатьиResearch ArticleROLE OF «QUORUM SENSING» REGULATORY SYSTEM IN FORMATION OF BIOFILMS BY BURKHOLDERIA CEPACIA AND PSEUDOMONAS AERUGINOSAРОЛЬ РЕГУЛЯТОРНОЙ СИСТЕМЫ «QUORUM SENSING» В ОБРАЗОВАНИИ БИОПЛЕНОК БАКТЕРИЯМИ BURKHOLDERIA CEPACIA И PSEUDOMONAS AERUGINOSAChernukhaM. YuЧернухаМ. ЮDanilinaG. AДанилинаГ. АAlekseevaG. VАлексееваГ. ВShaginyanI. AШагинянИ. АGintsburgA. LГинцбургА. ЛGamaleya Research Institute of Epidemiology and Microbiology, Moscow, RussiaНИИ эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф.Гамалеи, Москва15082009864NO4 (2009)№4 (2009)394309062023Copyright ©; 2009, Chernukha M.Y., Danilina G.A., Alekseeva G.V., Shaginyan I.A., Gintsburg A.L.Copyright ©; 2009, Чернуха М.Ю., Данилина Г.А., Алексеева Г.В., Шагинян И.А., Гинцбург А.Л.2009Chernukha M.Y., Danilina G.A., Alekseeva G.V., Shaginyan I.A., Gintsburg A.L.Чернуха М.Ю., Данилина Г.А., Алексеева Г.В., Шагинян И.А., Гинцбург А.Л.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://microbiol.crie.ru/jour/article/view/13295

Aim. To study influence of chemically synthesized lactones with different length of carbonic chain on formation of biofilms by Burkholderia cepacia and Pseudomonas aeruginosa . Materials and methods. Fifty-four strains of B.cepacia including reference strains and clinical isolates as well as etalon strain PA103 of P.aeruginosa were used. Lactones C4 [N-(3-hydroxybutanoyl-L-gomoserine lactone], C6 [N-(3-oxoohexanoyl)-L-gomoserine lactone], C8 [N-(3-oxooctanoyl)-L-gomoserine lactone], C0 [L-gomoserine lactone-HBr] were synthesized and purified by column chromatography. Formation of biofilms was studied by determination the ability of B.capacia strains to adhesion on the surface of 96-well polystyrene plate. Results. Ability to biofilms formation was identified in 83.3% studied strains. It was shown that lactones C4+C8 and C6+C8 when added to cultivation medium improve growth of B.cepacia biofilm. Analysis of optical density (OD) values for P.aeruginosa biofilm revealed that lactones C4, C8, C4+C6, C4+C8, C6+C8 inhibit the formation of biofilm. The most prominent decrease of P.aeruginosa biofilm OD was observed during growth of culture in presence of C0. Conclusion. Obtained data point to different effects of lactones and their combinations on formation of biofilms by B.cepacia and P.aeruginosa . Suppression of biofilm formation by P.aeruginosa induced by lactone C0 confirms the need for development of new bacteriostatic drugs, which will be able to inhibit function of the «quorum sensing» regulatory system.

Цель. Определение влияния химически синтезированных лактонов с различной длиной углеродной цепи на образование биопленок у бактерий B.cepacia и P.aeruginosa. Материалы и методы. Использовано 54 штамма B.cepacia включая референс-штаммы, клинические образцы и эталонный штамм PA103 P.aeruginosa. Лактоны С4 [N-(3-гидроксибутаноил)-L-гомосерин лактон], С6 [N-(3-оксогексаноил)-Lгомосерин лактон], С8 [N-(3-оксооктаноил)-Lгомосерин лактон], С0 [L-гомосерин лактонHBr] были синтезированы и очищены методом колоночной хроматографии. Образование биопленок изучали с помощью определения способности штаммов В. cepacia к адгезии на поверхности 96-луночной полистероловой планшеты. Результаты. 83,3% изученных штаммов обладали способностью к формированию биопленки. Было показано, что лактоны С4+С8 и С6+С8 при добавлении в среду культивирования усиливают рост биопленки B.cepacia. При анализе показателей оптической плотности (ОП) биопленки P.aeruginosa было обнаружено, что лактоны С4, С8, С4+С6, С4+С8, С6+С8 ингибируют образование биопленки. Наиболее выраженным было снижение показателя ОП биопленки P.aeruginosa при выращивании культуры в присутствии лактона С0. Заключение. Полученные данные свидетельствуют о различном действии лактонов и их сочетаний на образование биопленки бактерий B.cepacia и P.aeruginosa. Подавление образования биопленки лактоном С0 у бактерий P.aeruginosa подтверждает необходимость разработки новых бактериостатических препаратов, способных ингибировать работу регуляторной системы «quorum sensing».

«quorum sensing»biofilmsBurkholderia cepaciaPseudomonas aeruginosaбиопленкиИльина Т.С., Романова Ю.М., Гинцбург А.Л. Биопленки как способ существования бактерий в окружающей среде и организме хозяина: феномен, генетический контроль и системы регуляции их развития. Генетика. 2004, 40 (11): 1-12.Рыбальченко О.В., Бондаренко В.М., Добрица В.П. Атлас ультраструктуры микробиоты кишечника человека. СПб, Изд-во ВМА, 2008.Хмель И.А., Веселова М.А., Метлицкая А.З. и др. Синтез сигнальных N-ацил-гомосерин-лактонов, участвующих в межклеточном обмене информацией, у ризосферных и почвенных бактерий Pseudo- monas и Xanthomonas. Генетика. 2002, 38: 568-570.Чернуха М.Ю., Романова Ю.М., Малеев Г.В. и др. Роль регуляторной системы «Quorum sensing» в симбиотическом взаимодействии бактерий Burkholderia cepacia и Pseudomonas aeruginosa при смешанной инфекции. Журн. микробиол. 2006, 4: 32-37.Шагинян И.А., Данилина Г.А., Чернуха М.Ю. и др. Формирование биопленок клиническими штаммами бактерий комплекса Burkholderia cepacia в зависимости от их фенотипических и генотипиче- ских характеристик. Там же. 2007, 1: 3-9.Davies D.G., Parsek M.R., Pearson J.P. et al. The involvement of cell-to cell signals in the development of a bacterial biofilm. Science. 1998, 280: 295-298.Donlan R.M. Biofilms and device-associated infections. Emerg. Infect. Dis. 2001, 7: 277-281.Gilligan P.H. Pseudomonas and Burkholderia. In: Manual of Clinical Microbiology. Washington Press, 1995, p. 509-519.Govan J.R., Deretic V. Microbial pathogenesis in cystic fibrosis: mucoid Pseudomonas aeruginosa and Burkholderia cepacia. Microbiol. Rev. 1996, 60: 539-574.Huber B., Riedel K., Hentzer M. et al. The cep quorum-sensing system of Burkholderia cepacia H111 controls biofilm formation and swarming motility. Microbio- logy. 2001, 147: 2517-2528.Lutter E., Lewenza S., Dennis J.J. et al. Distribution of quorum-sensing genes in the Burkholderia cepacia complex. Infect.Immun. 2001, 7(69): 4661–4666.Mahenthiralingam E., Urban T.A., Goldberg J.B. The multifarious, multireplicon Burkholderia cepacia complex. Nature Rev. Microbiol. 2005, 2(3): 144-156.Singh P.K., Schaeer A.L., Parsek M.R. et al. Quorum-sensing signals indicate that cystic fibrosis lungs are infected with bacterial biofilms. Nature. 2000, 407: 762-764.O’Toole G., Kaplan H.B., Kolter R. Biofilm formation as microbial development. Ann. Rev. Microbiol. 2000, 54: 49-79.