Индикация биопленок изолятов Escherichia coli, Escherichia albertii, Proteus vulgaris, идентифицированных при болезнях органов дыхания и пищеварения птиц

Введение. При снижении компенсаторных механизмов резистентности организма, изменении состава эволюционно сложившихся микробиоценозов избыточному росту патогенных микроорганизмов способствует репрезентация сигнальных молекул quorum sensing. Антибактериальный потенциал ингибиторов синтеза молекул межклеточных коммуникаций достигается за счет снижения адгезии микроорганизмов, а соответственно, и степени контаминации in vivo и in vitro.

Цель исследования. Изучение динамики изменений морфометрических и денситометрических показателей биопленок изолятов Escherichia coli, Escherichia albertii, Proteus vulgaris, идентифицированных при болезнях органов дыхания и пищеварения птиц.

Материалы и методы. Исследовали динамику развития биопленок референтных штаммов и изолятов, выделенных из патматериала птицы: куры кросса ROSS-308 40–42-недельного возраста (n = 20). Оптическую плотность исследуемых образцов определяли с применением фотометрического анализатора Immunochem-2100 (HTI, США), длина волны 580 нм (OD₅₈₀). Морфометрические показатели учитывали при достоверной частоте встречаемости ≥ 90,0% поля зрения оптического микроскопа H604 Trinocular Unico (United Рroducts & Instruments Inc., США) и сканирующего электронного микроскопа Hitachi TM3030 Plus (Hitachi, Япония).

Результаты. Из патматериала птиц с признаками катарально-геморрагического аэросаккулита, геморрагического энтерита, фибринозного полисерозита и спленомегалии были выделены и идентифицированы Escherichia coli, Escherichia albertii, Proteus vulgaris. В зависимости от времени культивирования установлены прямые коррелятивные зависимости (r = 0,91) между морфометрическими и денситометрическими показателями. При дисперсии гетерогенной популяции доминируют клетки с дефектной клеточной стенкой, сферопласты, игольчатые и гигантские структуры, а также клетки-ревертанты.

Заключение. Общие закономерности динамики развития гетерогенной популяции микроорганизмов опосредованы адгезией, синтезом экзоцеллюлярных молекул, интенсивной пролиферацией и дифференциацией клеток в зависимости от стадии клеточного цикла.

1. Janda J. M., Abbott S. L. The changing face of the family Enterobacteriaceae (Order: “Enterobacterales”): new members, taxonomic issues, geographic expansion, and new diseases and disease syndromes. Clinical Microbiology Reviews. 2021; 34 (2):e00174-20. https://doi.org/10.1128/cmr.00174-20

2. Mirzaei A., Nasr Esfahani B., Ghanadian M., Moghim S. Alhagi maurorum extract modulates quorum sensing genes and biofilm formation in Proteus mirabilis. Scientific Reports. 2022; 12 (1):13992. https://doi.org/10.1038/s41598-022-18362-x

3. Muchaamba F., Barmettler K., Treier A., Houf K., Stephan R. Microbiology and epidemiology of Escherichia albertii – an emerging elusive foodborne pathogen. Microorganisms. 2022; 10 (5):875. https://doi.org/10.3390/microorganisms10050875

4. Hirose S., Konishi N., Sato M., Suzumura K., Obata H., Ohtsuka K., et al. Growth and survival of Escherichia albertii in food and environmental water at various temperatures. Journal of Food Protection. 2024; 87 (4):100249. https://doi.org/10.1016/j.jfp.2024.100249

5. WHO bacterial priority pathogens list, 2024: Bacterial pathogens of public health importance to guide research, development and strategies to prevent and control antimicrobial resistance. Geneva: WHO; 2024. https://www.who.int/publications/i/item/9789240093461

6. Khairullah A. R., Afnani D. A., Riwu K. H. P., Widodo A., Yanestria S. M., Moses I. B., et al. Avian pathogenic Escherichia coli: Epidemiology, virulence and pathogenesis, diagnosis, pathophysiology, transmission, vaccination, and control. Veterinary World. 2024; 17 (12): 2747–2762. https://doi.org/10.14202/vetworld.2024.2747-2762

7. Nawaz S., Wang Z., Zhang Y., Jia Y., Jiang W., Chen Z., et al. Avian pathogenic Escherichia coli (APEC): current insights and future challenges. Poultry Science. 2024; 103 (12):104359. https://doi.org/10.1016/j.psj.2024.104359

8. Джавадов Э. Д., Новикова О. Б., Красков Д. А., Березкин В. А. Болезни птиц, вызываемые условно-патогенной микрофлорой. Эффективное животноводство. 2023; (6): 8–12. https://doi.org/10.24412/cl-33489-2023-6-8-12

9. Герасимова А. О., Новикова О. Б., Савичева А. А. Колибактериоз птиц – актуальные вопросы. Ветеринария сегодня. 2023; 12 (4): 284–292. https://doi.org/10.29326/2304-196X-2023-12-4-284-292

10. Курмакаева Т. В., Козак С. С., Баранович Е. С. К вопросу о заболеваемости птицы отдельными бактериальными болезнями и обеспечение биобезопасности. Ветеринария сегодня. 2024; 13 (2): 171–176. https://doi.org/10.29326/2304-196X-2024-13-2-171-176

11. Макавчик С. А., Смирнова Л. И., Сухинин А. А., Кузьмин В. А. Видовое разнообразие доминирующих этиологически значимых бактерий, циркулирующих в промышленном птицеводстве Международный вестник ветеринарии. 2022; (1): 22–26. https://doi.org/10.52419/issn2072-2419.2022.1.22

12. Тамбиев Т. С., Тамбиева Ю. Г., Дулетов Е. Г., Федоров В. Х., Тазаян А. Н., Федюк В. В., Шлычков А. Е. Антимикробная активность фитогенных препаратов в отношении условно-патогенной микрофлоры кишечника кур. Актуальные вопросы ветеринарной биологии. 2023; (2): 27–31. https://doi.org/10.24412/2074-5036-2023-2-27-31

13. Панкратов С. В., Рождественская Т. Н., Сухинин А. А., Рузина А. В. Респираторный синдром птиц. Этиология, диагностика, меры борьбы и профилактики. Птица и птицепродукты. 2021; (4): 34–36. https://elibrary.ru/tfcyys

14. Исакова М. Н., Соколова О. В., Безбородова Н. А., Кривоногова А. С., Исаева А. Г., Зубарева В. Д. Антибиотикорезистентность клинических изолятов Escherichia coli, выделенных от животных. Ветеринария сегодня. 2022; 11 (1): 14–19. https://doi.org/10.29326/2304196X-2022-11-1-14-19

15. Конищева А. С., Лещева Н. А., Плешакова В. И. Микробиологический спектр возбудителей при желудочно-кишечной патологии у животных. Вестник КрасГАУ. 2022; (2): 106–112. https://doi.org/10.36718/1819-4036-2022-2-106-112

16. Прунтова О. В., Русалеев В. С., Шадрова Н. Б. Современное представление о механизмах антимикробной резистентности бактерий (аналитический обзор). Ветеринария сегодня. 2022; 11 (1): 7–13. https://doi.org/10.29326/2304-196X-2022-11-1-7-13

17. Пирожков М. К., Галиакбарова А. А., Пименов Н. В. Современное состояние отечественного рынка вакцинопрепаратов против колибактериоза животных. Ветеринария, зоотехния и биотехнология. 2022; (2): 12–20. https://elibrary.ru/chvpjh

18. Светоч Э. А., Ерусланов Б. В., Мицевич И. П., Храмов М. В., Перескокова Е. С., Карцев Н. Н., Фурсова Н. К. Алгоритм разработки и характеристика диагностических латексных тест-систем, производимых в Государственном научном центре прикладной микробиологии и биотехнологии (часть 2). Бактериология. 2023; 8 (3): 56–67. https://obolensk.org/bacteriology/archive-numbers/item/453-svetoch2023-8-3-p56-67

19. Lenchenko E., Sachivkina N., Lobaeva T., Zhabo N., Avdonina M. Bird immunobiological parameters in the dissemination of the biofilm-forming bacteria Escherichia coli. Veterinary World. 2023; 16 (5): 1052–1060. https:// doi.org/10.14202/vetworld.2023.1052-1060

20. Peng L.-Y., Yuan M., Wu Z.-M., Song K., Zhang C.-L., An Q., et al. Anti- bacterial activity of baicalin against APEC through inhibition of quorum sensing and inflammatory responses. Scientific Reports. 2019; 9 (1):4063. https://doi.org/10.1038/s41598-019-40684-6

21. Sachivkina N., Vasilieva E., Lenchenko E., Kuznetsova O., Karamyan A., Ibragimova A., et al. Reduction in pathogenicity in yeast-like fungi by farnesol in quail model. Animals. 2022; 12 (4):489. https://doi.org/10.3390/ani12040489

22. ATCC: The Global Bioresource Center. https://www.atcc.org/products/25922

23. Методические указания по патоморфологической диагностике болезней животных, птиц и рыб в ветеринарных лабораториях: утв. Департаментом ветеринарии Минсельхоза России 11.09.2000 № 13-7-2/2137. https://base.garant.ru/71878976

24. Иллюстрированный атлас болезней птиц. Ред. Б. Ф. Бессарабов. М.: Медол; 2006. 247 с.

25. Волков М. С., Ирза В. Н., Варкентин А. В., Роголев С. В., Андриясов А. В. Результаты научной экспедиции в природные биотопы Республики Тыва в 2019 году для проведения мониторинга инфекционных болезней в популяциях диких птиц. Ветеринария сегодня. 2020; (2): 83–88. https://doi.org/10.29326/2304-196X-2020-2-33-83-88

26. Громов И. Н. Патоморфологическая и дифференциальная диагностика болезней птиц, протекающих с преимущественным поражением кишечника. Животноводство и ветеринарная медицина. 2020; (2): 27–31. https://elibrary.ru/ofnxlc

27. Методические указания по бактериологической диагностике колибактериоза (эшерихиоза) животных: утв. Департаментом ветеринарии Минсельхозпрода России 27.07.2000 № 13-7-2/2117. https://docs.cntd.ru/document/555906594

28. Выделение и идентификация бактерий желудочно-кишечного тракта животных: методические рекомендации: утв. Департаментом ветеринарии Минсельхоза России 11.05.2004 № 13-5-02/1043. http://gost.gtsever.ru/Data2/1/4293723/4293723844.pdf

29. Методические указания по бактериологической диагностике смешанной кишечной инфекции молодняка животных, вызываемой патогенными энтеробактериями: утв. Департаментом ветеринарии Минсельхозпрода России 11.10.1999 № 13-7-2/1759. https://base.garant.ru/71987758

30. Carter M. Q., Carychao D., Lindsey R. L. Conditional expression of flagellar motility, curli fimbriae, and biofilms in Shiga toxin-producing Escherichia albertii. Frontiers in Microbiology. 2024; 15:1456637. https://doi.org/10.3389/fmicb.2024.1456637

31. Lenchenko E., Sachivkina N., Petrukhina O., Petukhov N., Zharov A., Zhabo N., Avdonina M. Anatomical, pathological, and histological features of experimental respiratory infection of birds by biofilm-forming bacteria Staphylococcus aureus. Veterinary World. 2024; 17 (3): 612–619. https://doi.org/10.14202/vetworld.2024.612-619

32. Robé C., Blasse A., Merle R., Friese A., Roesler U., Guenther S. Low dose colonization of broiler chickens with ESBL-/AmpC-producing Escherichia coli in a seeder-bird model independent of antimicrobial selection pressure. Frontiers in Microbiology. 2019; 10:2124. https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.02124

33. Lenchenko E., Lozovoy D., Strizhakov A., Vatnikov Yu., Byakhova V., Kulikov E., et al. Features of formation of Yersinia enterocolitica biofilms. Veterinary World. 2019; 12 (1): 136–140. https://doi.org/10.14202/vetworld.2019.136-140

34. Sivaranjani M., McCarthy M. C., Sniatynski M. K., Wu L., Dillon J. R., Rubin J. E., White A. P. Biofilm formation and antimicrobial susceptibility of E. coli associated with colibacillosis outbreaks in broiler chickens from Saskatchewan. Frontiers in Microbiology. 2022; 13:841516. https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.841516

35. Helmy Y. A., Kathayat D., Deblais L., Srivastava V., Closs G. Jr., Tokarski R. J., et al. Evaluation of novel quorum sensing inhibitors targeting auto-inducer 2 (AI-2) for the control of avian pathogenic Escherichia coli infections in chickens. Microbiology Spectrum. 2022; 10 (3):e00286-22. https://doi.org/10.1128/spectrum.00286-22