Некоторые закономерности формирования персистирующих форм клинических изолятов грамотрицательных бактерий

Исследована способность клинических изолятов Escherichia coli (16), Klebsiella pneumoniae (20), Pseudomonas aeruginosa (12) к выживанию при воздействии высоких бактерицидных концентраций меропенема: после 2 и 4 ч экспозиции с антибиотиком выявлены антибиотикотолерантные персистирующие формы бактерий (персистеры), представленные колониями обычных размеров и типа SCV (small variant colony). Количество выросших после антибиотической атаки колоний каждого изолята изученных видов бактерий положительно коррелировало (p<0,05) со временем роста соответствующих бактериальных культур от начала лаг-фазы до момента удвоения оптической плотности в среде без антибиотика, при этом количество SCV не зависело от указанного интервала времени (p>0,05). Таким образом, показано, что кинетические параметры роста бактерий в питательной среде могут характеризовать уровень образования ими персистеров в той же среде после добавления антибиотика.

антибиотикотолерантность, бактерицидные концентрации антибиотиков, кинетика роста бактерий, фенотипическая гетерогенность, варианты малых колоний

1. Walsh T. R., Toleman M. A. The emergence of pan-resistant gram-negative pathogens merits a rapid global political response. J Antimicrob Chemother 2012; 67 (Pt1): 1-3.

2. Woodford N., Turton J. F., Livermore D. M. Multiresistant gram-negative bacteria: the role ofhigh-risk clones in the dissemination of antibiotic resistance. FEMS Microbiol Rev 2011; 35 (Pt5): 736-755.

3. Keren I., Kaldalu N., Spoering A., Wang Y., Lewis K. Persister cells and tolerance to antimicrobials.FEMS Microbiology Letters 2004; 230 Is 1: 13-18.

4. Wooda T. K., Knabelc S. J., Kwana B.W. Bacterial persister cell formation and dormancy. Appl Environ Microbiol 2013; 79 (Pt23): 7116-7121.

5. Элъ-Регистан Г.И., Николаев Ю.А., Мулюкин А.Л., Лойко Н.Г., Демкина Е.В., Писарев В.М. и соавт. Явление персистенции - формы и механизмы выживаемости популяций. Медицинский алфавит. -2014. - Т. 2. - № 10. - С. 49-54.

6. Mulcahy L. R., Burns J. L., Lory S., Lewis K. Emergence of Pseudomonas aeruginosa strains producing high levels of persister cells in patients with cystic fibrosis. J Bacteriol 2010; 192 (Pt23): 6191-6199.

7. Fleur D. L., Kumamoto C. A., Lewis K. Candida albicans biofflms produce antifungal-tolerant persister cells. Antimicrob Agents Chemother 2006; 50 (Pt11): 3839-3846.

8. Keren I., Shah D., Spoering A., Kaldalu N., Lewis K. Specialized persister cells and the mechanism of multidrug tolerance in Escherichia coli. J Bacteriol 2004; 186 (Pt24): 8172-8180.

9. Fauvart M., Groote V. N. Role of persister cells in chronic infections: clinical relevance and perspectives on anti-persister therapies. J Med Microbiol 2011; 60 (Pt6): 699-709.

10. Wallis R. S., Patil S., Cheon S. H., Edmonds K., Phillips M., Perkins M. D., at al. Drug tolerance in Mycobacterium tuberculosis. Antimicrob Agents Chemother 1999; 43: 2600-06.

11. Roberts M. E., Stewart P. S. Modelling protection from antimicrobial agents in biofilms through the formation ofpersister cells. Microbiology 2005; 151: 75-80.

12. Государственное санитарно-эпидемиологическое нормирование Российской Федерации. Методы контроля. Биологические и микробиологические факторы. Определение чувствительности микроорганизмов к антибактериальным препаратам. Методические указания. МУК 4.2.1890-04; 2004

13. Трухачёва H. В. Математическая статистика в медико-биологических исследованиях с применением пакета Statistica; 2012

14. Яковлев В. Б. Статистика. Расчёты в Microsoft Excel. 2005

15. Gefen O., Gabay C., Mumcuoglu M., Engel G., Balaban N. Q. Single-cell protein induction dynamics reveals a period of vulnerability to antibiotics in persister bacteria. Proc Natl Acad Sci U S A 2008; 105 (Pt16): 6145-6149.

16. Balaban N. Q., Merrin J., Chait R., Kowalik L., Leibler S. Bacterial persistence as a phenotypic switch. Science 2004; 305 Is 5690: 1622-1625.

17. Joers A., Kaldalu N., Tenson T. The frequency of persisters in Escherichia coli reflects the kinetics of awakening from dormancy. J Bacteriol 2010; 192 (Pt13): 3379-3384.

18. Kussell E., Leibler S. Phenotypic diversity, population growth, and information in fluctuating environments. Science 2005; 309 Is 5743: 2075-2078.

19. Luidalepp H., Joers A., Kaldalu N., Tenson T. Aage of inoculum strongly influences persister frequency and can mask effects of mutations implicated in altered persistence. J Bacteriol 2011; 193 (Pt13): 3598-3605.

20. Tuomanen E., Durack D. T., Tomasz A. Antibiotic tolerance among clinical isolates ofbacteria. Antimicrob Agents Chemother 1986; 30 (Pt4): 521-527.

21. Тутельян А. В., Писарев В. М., Минаева Н. 3., Гапонов А. М., Грачёва А. H., Солопова Г. Г. Генерация антибиотикотолерантных бактерий при гематологических и онкологических заболеваниях, сопровождающихся иммунокомпрометацией: новая проблема инфекций, связанных с оказанием медицинской помощи. - Вестник РАМН 2016. - Т. 71. - № 3. - С. 183-189

22. Тутельян А. В. Гапонов А. М. Писарев В. М. Эль-Регистан Г. И. Дормантное состояние микроорганизмов и профилактика инфекций, связанных с оказанием медицинской помощи. Терапевтический архив. - 2015. - Т. 87. - № 11. - С. 103-108

23. Smits W. K., Kuipers O. P., Veening J. W. Phenotypic variation in bacteria: the role of feedback regulation. Nat Rev Microbiol 2006; 4 (Pt4): 259-271.

24. Kahl B. C., Belling G., Becker P., Chatterjee I., Wardecki K., Hilgert K., at al. Thymidine-dependent Staphylococcus aureus small-colony variants are associated with extensive alterations in regulator and virulence gene expression profiles. Infect Immun 2005; 73 (Pt7): 4119-4126.

25. Proctor R. A., Eiff C., Kahl B. C., Becker K., McNamara P., Herrmann M. at al. Small colony variants: a pathogenic form of bacteria that facilitates persistent and recurrent infections. Nature Reviews Microbiology 2006; 4 (Pt4): 295-305.

26. Singh R., Ray P., Das A., Sharma M. Role of persisters and small-colony variants in antibiotic resistance of planktonic and biofilm-associated Staphylococcus aureus: an in vitro study. Journal of medical microbiology 2009; 58 (Pt8): 1067-1073.

27. Proctor A., Kahl B., Eiff C., Vaudaux P. E., Lew D. P., Peters G. Staphylococcal small colony variants have novel mechanisms for antibiotic resistance. Clin Infect Dis 1998; 27 Suppl 1: S68-S74.