Journal of microbiology, epidemiology and immunobiologyJournal of microbiology, epidemiology and immunobiologyЖурнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии0372-93112686-7613Central Research Institute for Epidemiology89310.36233/0372-9311-2020-97-5-3ORIGINAL RESEARCHESОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯResearch ArticleSensitivity of Bordetella pertussis biofilms to polyvalent pertussis serum Eugene M. ZaytsevЧувствительность биопленок Bordetella pertussis к поливалентной коклюшной сывороткеhttps://orcid.org/0000-0002-4813-9074ZaуtsevEugene M.ЗайцевЕвгений Михайлович
Russian Federation

Doct. Sci. (Med.), Head, Laboratory of immunomodulators.

105064, Moscow

Зайцев Евгений Михайлович — доктор медицинских наук, заведующий лаборатории Иммуномодуляторов.

105064, Москва

pertussis@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3044-0790ВritsinaMarina V.БрицинаМарина Васильевна
Russian Federation

Cand. Sci. (Biol.), leading researcher, Laboratory of immunomodulators.

105064, Moscow

Брицина Марина Васильевна — кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории Иммуномодуляторов.

105064, Москваbritsinamarina@yandex.ruOzeretskovskayaMaria N.ОзерецковскаяМария Николаевна
Russian Federation

Cand. Sci. (Med.), leading researcher, Laboratory of immunomodulators.

105064, Moscow

Озерецковская Мария Николаевна — кандидат медицинских наук, ведущий научный сотрудник лаб. Иммуномодуляторов.

105064, Москваmanja33@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9072-2538MertsalovaNatalia U.МерцаловаНаталья Устиновна
Russian Federation

Cand. Sci. (Biol.), leading researcher, Laboratory of immunomodulators.

105064, Moscow

Мерцалова Наталья Устиновна — кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник лаб. Иммуномодуляторов.

105064, Москва

n.mertzalova@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1404-1498BazhanovaIrina G.БажановаИрина Глебовна
Russian Federation

Cand. Sci. (Biol.), leading researcher, Laboratory of immunomodulators.

105064, Moscow

Бажанова Ирина Глебовна — кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник лаб. иммуномодуляторов.

105064, Москва

ibajanowa@yandex.ruMechnikov Research Institute of Vaccines and SeraНИИ вакцин и сывороток им. И.И. Мечникова041120209754134170311202003112020Copyright ©; 2020, Zaуtsev E.M., Вritsina M.V., Ozeretskovskaya M.N., Mertsalova N.U., Bazhanova I.G.Copyright ©; 2020, Зайцев Е.М., Брицина М.В., Озерецковская М.Н., Мерцалова Н.У., Бажанова И.Г.2020Zaуtsev E.M., Вritsina M.V., Ozeretskovskaya M.N., Mertsalova N.U., Bazhanova I.G.Зайцев Е.М., Брицина М.В., Озерецковская М.Н., Мерцалова Н.У., Бажанова И.Г.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://microbiol.crie.ru/jour/article/view/893

Aim. Study of the sensitivity of Bordetella pertussis biofilms to polyvalent pertussis serum.

Materials and methods. The intensity of biofilm formation by strains of B. pertussis in round-bottomed polystyrene 96-well plates in the presence of polyvalent pertussis serum was estimated by staining with 0.1% gentian-violet solution. The serum titer was estimated as a highest dilution, which suppressed the growth of biofilm cultures.

Results. Serum titers that completely suppressed the formation of biofilms by the studied strains ranged from : 1,000 to 1 : 20,000. Vaccine strain No. 475a (serotype 1.2.3) was characterized by the highest sensitivity to serum, the titer of which was 1 : 20,000. Vaccine strain No. 305 (serotype 1.2.0) and strains isolated from whooping cough patients in the period from 2001 to 2010: No. 287 (serotype 1.0.3), No. 178 (serotype 1.2.0), No. 317 (serotype 1.2.3) were sensitive to serum in the titers 1 : 1,000-1 : 2,000. Vaccine strain No. 703 (serotype 1.0.3) was resistant to all serum dilutions studied. When sowing supernatants from wells with biofilms on a dense nutrient medium, the growth of colonies typical for B. pertussis was observed. Similar results were obtained when seeding the supernatants of the cultures from the wells with no biofilm.

Conclusion. These data indicate that B. pertussis strains are heterogeneous in sensitivity to pertussis serum. The growth of colonies typical for B. pertussis when culture supernatants are sown on a dense nutrient medium, in the absence of biofilms in the wells, indicates that the biofilm formation is suppressed by inhibiting the adhesion of microbial cells on the substrate, and not due to the bactericidal action of the serum.

Цель работы — изучение чувствительности биопленок Bordetella pertussis к поливалентной коклюшной сыворотке (ПКС).

Материалы и методы. Интенсивность образования биопленок штаммами B. pertussis в круглодонных полистироловых 96-луночных планшетах в присутствии ПКС оценивали окрашиванием 0,1% раствором генциан-фиолетового. За титр ПКС принимали наибольшее ее разведение, подавляющее рост биопленочных культур.

Результаты. Титры ПКС, полностью подавлявшие формирование биопленок исследованными штаммами, варьировали от 1 : 1000 до 1 : 20 000. Вакцинный штамм № 475а (серовар 1.2.3) отличался наиболее высокой чувствительностью к ПКС, титр которой составлял 1 : 20 000. Вакцинный штамм № 305 (серовар 1.2.0) и штаммы, выделенные от больных коклюшем в 2001-2010 гг: № 287 (серовар 1.0.3), № 178 (серовар 1.2.0), № 317 (серовар 1.2.3), были чувствительны к ПКС в титрах 1 : 1000-1 : 2000. Вакцинный штамм № 703 (серовар 1.0.3) был устойчив ко всем исследованным разведениям сыворотки. При посеве супернатантов из лунок с биопленками на плотную питательную среду отмечен рост типичных для B. pertussis колоний. Аналогичные результаты получены при посеве супернатантов культур из лунок с отсутствием биопленок.

Заключение. Приведенные данные свидетельствуют о гетерогенности штаммов B. pertussis по чувствительности к ПКС. Рост типичных для B. pertussis колоний при посеве надосадочной жидкости культур на плотную питательную среду, при отсутствии биопленок в планшетах, свидетельствует о подавлении биопленкообразования ингибированием адгезии микробных клеток на субстрате, а не за счет бактерицидного действия сыворотки.

B. pertussis strainsbiofilmspolyvalent pertussis serumштаммы B. pertussisбиопленкиполивалентная коклюшная сыворотка.Субботина К.А., Фельдблюм И.В., Кочергина Е.А., Лехтина Н.А. Эпидемиологическое обоснование к изменению стратегии и тактики специфической профилактики коклюша в современных условиях. Эпидемиология и вакцинопрофилактика. 2019; 18(2): 27-33. https://doi.org/10.31631/20733046-2019-18-2-27-33Di Mattia G., Nicolai A., Frassanito A., Petrarca L., Nenna R., Midulla F. Pertussis: New preventive strategies for an old dis-ease. Paediatr. Respir. Rev. 2019; 29: 68-73. https://doi.org/10.1016/j.prrv.2018.03.011Cattelan N., Dubey P., Arnal L., Yantorno O.M., Deora R. Bordetella biofilms: a lifestyle leading to persistent infections. Pathog. Dis. 2016; 74(1): ftv108. https://doi.org/10.1093/femspd/ftv108Бехало В.А., Бондаренко В.М., Сысолятина Е.В., Нагурская Е.В. Иммунологические особенности бактериальных клеток медицинских биопленок. Журнал микробиологии эпидемиологии и иммунобиологии. 2010; (4): 97-105.Del Pozo J.L. Biofilm-related disease. Expert Rev. Anti Infect. Ther. 2018; 16(1): 51-65. https://doi.org/10.1080/14787210.2018.1417036.Чеботарь И.В. Механизмы антибиопленочного иммунитета. Вестник Российской академии медицинских наук. 2012: 67(12): 22-9.Chung P.Y., Khanum R. Antimicrobial peptides as potential anti-biofilm agents against multidrug-resistant bacteria. J. Microbiol. Immunol. Infect. 2017; 50(4): 405-10. https://doi.org/10.1016/jjmii.2016.12.005Pletzer D., Coleman S.R., Hancock R.E Antibiofilm peptides as a new weapon in antimicrobial warfare. Curr. Opin. Microbiol. 2016; 33: 35-40. https://doi.org/10.1016/j.mib.2016.05.016МУК 4.2.2317-08. Отбор, проверка и хранение производственных штаммов коклюшных, паракоклюшных и бронхисептикозных бактерий. М.; 2009.Зайцев Е.М., Брицина М.В., Озерецковская М.Н., Мерцалова Н.У, Бажанова И.Г. Культивирование биопленок Bordetella pertussis на абиотическом субстрате. Журнал микробиологии эпидемиологии и иммунобиологии. 2019; (1): 49-53. https://doi.org/10.36233/0372-9311-2019-1-49-53.Ашмарин И.П., Воробьев А.А. Статистические методы в микробиологических исследованиях. Ленинград; 1962.Serra D.O., Conover M.S., Arnal L., Sloan G.P., Rodrigu¬ez M.E., Yantorno O.M., et al. FHA-mediated cell-substrate and cell-cell adhesions are critical for Bordetella pertussis biofilm formation on abiotic surfaces and in the mouse nose and the trachea. PLoS One. 2011; 6(12): e28811. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0028811