ارزیابی توانایی تولید بیوفیلم در اشریشیا کولی و استافیلوکوکوس اورئوس و بررسی ساختار آن

نشریه علمی میکروبیولوژی دامپزشکی

مقاله 5، دوره 13، شماره 1 - شماره پیاپی 34، شهریور 1396، صفحه 45-54   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی (اصیل)

نویسندگان

نغمه موری بختیاری^* ؛ محمد خسروی

گروه پاتوبیولوژی، دانشکده دامپزشکی، دانشگاه شهید چمران، اهواز

چکیده

شکل پایداری از رشد باکتری­ها در محیط‏،‏ اجتماعی محصور شده با ماتریکس است که تحت عنوان بیوفیلم شناخته شده است. این ساختار باکتری­ها به دلیل محافظت باکتری­ها در مقابل سیستم ایمنی، کاهش کارایی آنتی­بیوتیک­ها وانتشار باکتری آزاد به مناطق دیگری از بدن، با مزمن شدن و عدم پاسخ به درمان در عفونت­ها همراه می­باشد. هدف از مطالعه حاضر بررسی توانایی تولید بیوفیلم در سه سویه­ی استاندارد اشریشیا کولی و یک سویه­ی استاندارد از استافیلوکوکوس اورئوس در محیط­های مغذی متفاوت ومقایسه ساختار آن­ها می­باشد. برای این مطالعه، سویه­های اشریشیا کولی و استافیلوکوکوس اورئوس در چهار محیط کشت مغذی (آبگوشت مغز- قلب حاوی 1 درصد سوکروز، لوریا- برتانی، آبگوشت سویای تریپسینه‏ حاوی 5/3 درصد گلوکز و آب پپتونه) جهت بررسی فنوتیپی تولید بیوفیلم به روش میکروتیتر پلیت کیستال­ویوله ارائه شده توسط stepanovic  و همکاران، کشت داده شدند. سپس دو سویه از اشریشیا کولی (1 و 3) با توانایی تولید بیوفیلم به­صورت قوی و متوسط، برای استخراج کربوهیدرات و پروتئین و مقایسه آن­ها از طریق SDS-PAGE  و رنگ­آمیزی پریودیک اسید شیف و متیلن بلو، انتخاب شدند. بر اساس نتایج محیط آبگوشت مغز- قلب حاوی 1 درصد سوکروز برای هر دو سویه انتخاب شد. با مقایسه پروفایل پروتئینی این دو سویه تفاوت­هایی در باندهای سنگین تر از 68 کیلودالتون بین دو سویه مشاهده شد اما پروفایل کربوهیدراتی و گلیکوپروتئینی آن­ها مشابه بود. نهایتا، با مشاهده تفاوت در اجزائ پروتئینی دو سویه مورد مطالعه، تشخیص و بررسی ساختاری این اجزائ پروتئینی متفاوت، می­تواند در ایجاد راه­کارهای موثر در ریشه­کنی عفونت­های مزمن، مفید واقع گردد.

کلیدواژه‌ها

بیوفیلم؛ میکروتیتر پلیت کریستال‌ویوله؛ استافیلوکوکوس اورئوس؛ اشریشیا کولی

مراجع

 

 

 

1- Adams, J.L., McLean, R.J. (1999). Impact of rpoS deletion on Escherichia coli biofilms. Applied Environmental Microbiology 65:4285–4287

2- Costerton, J.W., Stewart, P.S., Greenberg, E.P. (1999). Bacterial biofilms: a common cause of persistent infections. Science 284:1318–22. (Grade A).

3- Danese, P.N., Pratt, L.A., Kolter, R. (2000). Exopolysaccharide production is required for development of Escherichia coli K-12 biofilm architecture. Journal of Bacteriology 182: 3593–3596.

4- Dastgheyb S, Parvizi J, Shapiro IM, Hickok NJ, Otto1 M. Effect of Biofilms on Recalcitrance of Staphylococcal Joint Infection to Antibiotic Treatment. The Journal of Infectious Diseases 2015; 211:641–50

5- Ernst, O.,  Zor, T. (2010). Linearization of the bradford protein assay. Journal of Visualized Experiments; 38: 1918.

6- Jackson, D.W., Suzuki, K., Oakford, L., Simecka, J.W., Hart, M.E., Romeo, T. (2002). Biofilm Formation and Dispersal under the Influence of the Global Regulator CsrA of Escherichia coli. Journal of Bacteriology 290–301. DOI: 10.1128/JB.184.1.290–301.2002

7- Joo, H.S., Otto, M. (2012). Molecular basis of in vivo biofilm formation by bacterial pathogens. Chemical Biology 19:1503–13.

8- Laemmli, U.K. (1970). Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4. Nature227(5259): 680-685.

9- Lindhout, T., Lau, P.C., Brewer, D., Lam, J.S. (2009) Truncation in the core oligosaccharide of lipopolysaccharide affects flagella-mediated motility in Pseudomonas aeruginosa PAO1 via modulation of cell surface attachment. Microbiology 155: 3449–3460.

10- Macka, D., Beckerb, P., Chatterjeec, I., Dobinskya, S., Knoblocha, J.K.M., Petersb, G., et al. (2004). Mechanisms of biofilm formation in Staphylococcus epidermidis and Staphylococcus aureus: functional molecules, regulatory circuits, and adaptive responses. International Journal of Medical Microbiology 294 :203–212.

11- Masuko, T., Minami, A., Iwasaki, N., Majima, T., Nishimura, S., Lee, Y.C. (2005).  Carbohydrate analysis by a phenol-sulfuric acid method in microplate format. Anal Biochemistry 339: 69–72.

12- Nevola, J.J., Laux, D.C., Cohen, P.S. (1987). In vivo colonization of the mouse large intestine and in vitro penetration of intestinal mucus by an avirulent smooth strain of Salmonella typhimurium and its lipopolysaccharide-deficient mutant. Infection and Immunity 55: 2884–2890

13- Post, J.C., Stoodley, P., Hall-Stoodley, L., et al. (2004). The role of biofilms in otolaryngologic infections. Current Opinion Otolaryngology Head Neck Surgury 12:185–90. (Grade B).

14- Purkayastha, R.R., Dyson, R. Location of the Carbohydrate-Containing Fraction of κ-Casein After Gel Electrophoresis. Journal of Dairy Science 48: 1419-1422.

15- Redfield, R.J. (2002). Is quorum sensing a side effect of diffusion sensing? Trends Microbiology 10:365–370. [PubMed]

16 – Renelli, M., Matias, V., Lo, R.Y., Beveridge, T.J. (2004).  DNA-containing membrane vesicles of Pseudomonas aeruginosa PAO1 and their genetic transformation potential. Microbiology 150: 2161–2169

17- PRodrigues, L.B., Santos, L.R.D., Tagliari, V.Z., Rizzo, N.N., Trenhago, G., Oliveira, A.P.D., et al. (2010). Quantification of biofilm production on polystyrene bu Listeria, Escherichia coli and  Staphylococcus aureus isolated from a poultry slaughterhouse. Brazilian Journal of Microbiology 41: 1082-1085

18- Samet, M., Ghaemi, E., Jahanpur, S.H., Jamalli, I. (2013). Evaluation of biofilm-forming capabilities of urinary Escherichia coli isolates in microtiter plate using two different culture media. International Journal of Molecular and Clinical Microbiology 1 : 244-247.

19- Schooling, S.R., Beveridge, T.J. (2006). Membrane vesicles: an overlooked component of the matrices of biofilms. Journal of Bacteriology 188: 5945–5957.

20- Silva, V.o., Espeschit, I.F., Moreira, M.A.S. (2013). Clonal relationship of Escherichia coli biofilm producer isolates obtained from mastitic milk. Canadian Journal of Microbiology 59(5): 291-293.

21- Simon, G.L., Miller, H.G., Borenstein, D.G. (1983). Synovial fluid inhibits killing of Staphylococcus aureus by neutrophils. Infection and Immunity 40:1004–10.

22- Starkey, M., Gray, A.K., Chang, S.I., Parsek, M. (2004). Microbial biofilms. Vol. 336. ASM Press; Washington DC. A sticky business: the extracellular polymeric substance matrix of bacterial biofilms; p. 478.

23- Stepanovic, S., Vukovic, D., Hola, V. (2007). microtiter plates: overview of testing conditions and practical recommendations for for assessment of biofilm production by staphylococci.  Acta pathologica, microbiologica, et immunologica Scandinavica. 2007; 1 (5), 687– 690.

24- Swan, A., Amer, H., Dieppe, P. (2002). The value of synovial fluid assays in the diagnosis of joint disease: a literature survey. Annals of the Rheumatic Diseases 61:493–8.

25- Vidal, O., Longin, R., Prigent-Combaret, C., Dorel, C., Hooreman, M., Lejueune, P. (1998). Isolation of an Escherichia coli K-12 mutant strain able to form biofilms on inert surfaces: involvement of a new ompR allele that increases curli expression. Journal of Bacteriology 180:2442–2449.

26- Walker, J.M. (2002). The protein protocols handbook. 2nd ed. New Jersey: Humana Press; 15-

27- Welch, R.A., Burland, V., Plunkett, G., Redford, P., Roesch, P., Rasko, D., et al. (2002). Extensive mosaic structure revealed by the complete genome sequence of uropathogenic Escherichia coli. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 9 99:17020–17024. [PMC free article] [PubMed]