Понятовський В. А., Широбоков В. П., Бобир В. В.

ВПЛИВ РІЗНИХ КОМПОНЕНТІВ ПОЖИВНИХ БАКТЕРІОЛОГІЧНИХ СЕРЕДОВИЩ НА БЛЯШКОУТВОРЕННЯ БАКТЕРІОФАГІВ

---

Показати/Завантажити PDF

Про автора:

Понятовський В. А., Широбоков В. П., Бобир В. В.

Рубрика:

МІКРОБІОЛОГІЯ

Тип статті:

Наукова стаття

Анотація:

Бактеріофаги відіграють важливу роль у регуляції мікробних спільнот, беруть участь у горизонтальному перенесенні генетичного матеріалу та широко застосовуються в біотехнології та медицині. Зокрема, фаготерапія розглядається як перспективне доповнення до антибіотикотерапії у боротьбі з патогенними бактеріями, особливо в умовах зростаючої антибіотикорезистентності. Процес репродукції бактеріофагів тісно пов’язаний з параметрами середовища, в якому відбувається фагова інфекція. Поживне середовище, яке забезпечує умови для росту бактерій-господарів, також може і визначати ефективність фагової репродукції. У дослідженні вивчено вплив глюкози та іонів Ca²⁺ на репродукцію бактеріофагів, активних проти дев’яти видів бактерій, що мають найбільше клінічне значення (Enterococcus faecalis, Escherichia coli, Proteus mirabilis, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, Enterobacter cloacae, Enterococcus faecium, Acinetobacter baumannii, Klebsiella pneumoniae). Для ізоляції фагів використовували проби міських стічних вод Києва, а морфологію вірусних частинок аналізували за допомогою трансмісійної електронної мікроскопії. Дослідження показало, що всі бактеріофаги належать до морфотипів Siphoviridae, Podoviridae та Myoviridae. Вплив досліджуваних факторів оцінювали шляхом аналізу кількості, розміру та морфології бляшок. Додавання 1% глюкози мало значний інгібуючий ефект на репродукцію фагів, специфічних до Escherichia coli (фаг E44f), Enterococcus faecium (фаг Enfm 1f), Proteus mirabilis (фаг Pr48f) та Staphylococcus aureus (фаг St12f). У випадку E44f кількість бляшок зменшилася до нуля (P<0,05). Для Pr48f та St12f зменшення кількості супроводжувалося зменшенням розміру бляшок, що може свідчити про порушення процесу адсорбції або зміну клітинної стінки бактерій чи метаболітичних процесів бактеріальних клітин. Іони Ca²⁺ здебільшого мали стимулювальний вплив на бляшкоутворення. Отримані результати демонструють значну варіабельність впливу факторів залежно від типу бактеріофага та його мішені, що є важливим для розробки методів фаготерапії та оптимізації умов культивування бактеріофагів.

Теги:

Список цитованої літератури:

1. Hahn A, Sami I, Chaney H, Koumbourlis AC, Del Valle Mojica C, Cochrane C, et al. Bacteriophage therapy for pan-drug-resistant pseudomonas aeruginosa in two persons with Cystic Fibrosis. Journal of Investigative Medicine High Impact Case Reports. 2023;11:23247096231188243. DOI: 10.1177/2324709623118 8243.
2. Chung KM, Nang SC, Tang SS. The safety of bacteriophages in treatment of diseases caused by multidrug-resistant bacteria. Pharmaceuticals. 2023;16(10):1347. DOI: 10.3390/ph16101347.
3. Huang Y, Wang W, Zhang Z, Gu Y, Huang A, Wang J, et al. Phage products for fighting antimicrobial resistance. Microorganisms. 2022;10(7):1324. DOI: 10.3390/microorganisms10071324.
4. Manohar P, Loh B, Nachimuthu R, Leptihn S. Phage-antibiotic combinations to control pseudomonas aeruginosa–candida two-species biofilms. Scientific Reports. 2024;14(1):9354. DOI: 10.1038/s41598-024-59444-2.
5. De Soir S, Parée H, Kamarudin NH, Wagemans J, Lavigne R, Braem A, et al. Exploiting phage-antibiotic synergies to disrupt pseudomonas aeruginosa PAO1 biofilms in the context of orthopedic infections. Microbiology Spectrum. 2024;12(1):e0321923. DOI: 10.1128/ spectrum.03219-23.
6.  Aminov R, Caplin J, Chanishvili N, Coffey A, Cooper I, De Vos D, et al. Application of bacteriophages. Microbiology Australia. 2017;38(2):63. DOI: 10.1071/ma17029.
7. Clokie MR, Kropinski AM, editors. Bacteriophages. Methods in Molecular Biology™. Totowa, NJ: Humana Press; 2009. Chapter, Bacteriophage Plaques: Theory and Analysis; p. 161-74. DOI: https://doi.org/10.1007/978-1-60327-164-6_17.
8. Perlemoine P, Marcoux PR, Picard E, Hadji E, Zelsmann M, Mugnier G, et al. Phage susceptibility testing and infectious titer determination through wide-field lensless monitoring of phage plaque growth. PLOS ONE. 2021;16(3):e0248917. DOI: 10.1371/journal.pone.0248917.
9. Kaur S, Harjai K, Chhibber S. Methicillin-resistant Staphylococcus aureus phage plaque size enhancement using sublethal concentrations of antibiotics. Applied and Environmental Microbiology. 2012;78(23):8227-33. DOI: 10.1128/aem. 02371-12.
10. Abedon ST, Culler RR. Optimizing bacteriophage plaque fecundity. Journal of Theoretical Biology. 2007;249(3):582-92. DOI: 10.1016/j. jtbi.2007.08.006.
11. Taj MK, Yunlin W, Taj I, Hassani TM, Samreen Z, Ling JX, et al. Various culture media effect on T4 phage lysis and production. International Journal of Innovation and Applied Studies. 2013;4(3):543-546.
12. Kuhn A, Kellenberger E. Productive phage infection in escherichia coli with reduced internal levels of the major cations. Journal of Bacteriology. 1985;163(3):906-12. DOI: 10.1128/jb.163.3.906-912.1985.
13. Steensma HY, Blok J. Effect of calcium ions on the infection of bacillus subtilis by bacteriophage sf 6. Journal of General Virology. 1979;42(2):305-14. DOI: 10.1099/0022-1317-42-2-305.
14. Shafia F, Thompson TL. Calcium ion requirement for proliferation of bacteriophage φμ-4. Journal of Bacteriology. 1964;88(2):293-6. DOI: 10.1128/jb.88.2.293-296.1964.
15. Nagaraja V, Gopinathan KP. Requirement for calcium ions in Mycobacteriophage i3 DNA injection and propagation. Archives of Microbiology. 1980;124(2-3):249-54. DOI: 10.1007/bf00427734.
16. Weissbach A, Jacob F. Effect of glucose on the formation of bacteriophage λ. Nature. 1962;193(4811):197-8. DOI: 10.1038/193197a0.
17. Sumrall ET, Schneider SR, Boulos S, Loessner MJ, Shen Y. Glucose decoration on wall teichoic acid is required for phage adsorption and inlb-mediated virulence in listeria Ivanovii. Journal of Bacteriology. 2021;203(16):e0013621. DOI: 10.1128/jb.00136-21.
18. Kunisch F, Wagemans J, Moreno MG. Bacteriophage precipitation with polyethylene glycol (PEG). Research Square. 2023. DOI: 10.21203/ rs.3.pex-1956/v1.
19. Luo Z, Yue S, Chen T, She P, Wu Y, Wu Y. Reduced growth of Staphylococcus aureus under high glucose conditions is associated with decreased pentaglycine expression. Frontiers in Microbiology. 2020;11:537290. DOI: 10.3389/fmicb. 2020.537290.
20. Beck C, Krusche J, Notaro A, Walter A, Kränkel L, Vollert A, et al. Wall teichoic acid substitution with glucose governs phage susceptibility of staphylococcus epidermidis. mBio. 2024;15(4):e0199023. DOI: 10.1128/mbio.01990-23.
21. Silva J, Dias R, Junior JI, Marcelino M, Silva M, Carmo A, et al. A rapid method for performing a multivariate optimization of phage production using the RCCD approach. Pathogens. 2021;10(9):1100. DOI: 10.3390/pathogens10091100.
22. Ilag LL, McKenna R, Yadav MP, BeMiller JN, Incardona NL, Rossmann MG. Calcium ion-induced structural changes in bacteriophage φ X174. Journal of Molecular Biology. 1994;244(3):291-300. DOI: 10.1006/jmbi.1994.1730.

Публікація статті:

«Вісник проблем біології і медицини», 2025 Випуск 1, 176, 390-399 сторінки, код УДК 578.232: 579.24

DOI:

10.29254/2077-4214-2025-1-176-390-399