Russian Journal of Infection and ImmunityRussian Journal of Infection and ImmunityИнфекция и иммунитет2220-76192313-7398SPb RAACI1545310.15789/2220-7619-CAT-15453SHORT COMMUNICATIONSКРАТКИЕ СООБЩЕНИЯShort CommunicationChronobiological approach to study microsymbiont catalase activity in female reproductive tractИзучение каталазной активности микросимбионтов женского репродуктивного тракта хронобиологическим методомhttps://orcid.org/0000-0002-1099-0656NikolenkoMarina V.НиколенкоМарина Викторовна
Russian Federation

DSc (Biology), Professor of the Department of Microbiology, Head of Laboratory of Microbiome, Regenerative Medicine and Cellular Technologies

д.б.н., профессор кафедры микробиологии, зав. лабораторией микробиома, регенеративной медицины и клеточных технологий

nikolenko-marina@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5556-3180VasevaEkaterina M.ВасеваЕкатерина Михайловна
Russian Federation

PhD (Pharmacy), Associate Professor, Department of Pharmaceutical Disciplines

к.фарм.н., доцент кафедры фармацевтических дисциплин

yuga-21@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6458-4920BaryshnikovaNatalya V.БарышниковаНаталья Викторовна
Russian Federation

Senior Lecturer of the Department of Microbiology

старший преподаватель кафедры микробиологии

barnv7600@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8709-5281MalishevskayaOlga I.МалишевскаяОльга Ивановна
Russian Federation

Ph.D. of Pharmaceutical Sciences, Associate Professor of the Department of Pharmaceutical Disciplines

к.фарм.н., доцент кафедры фармацевтических дисциплин

olgaivan1988@yandex.ruTyumen State Medical UniversityФГБОУ ВО Тюменский государственный медицинский университет Минздрава России1112202325122023136118711912507202302122023Copyright ©; 2023, Nikolenko M.V., Vaseva E.M., Baryshnikova N.V., Malishevskaya O.I.Copyright ©; 2023, Николенко М.В., Васева Е.М., Барышникова Н.В., Малишевская О.И.2023Nikolenko M.V., Vaseva E.M., Baryshnikova N.V., Malishevskaya O.I.Николенко М.В., Васева Е.М., Барышникова Н.В., Малишевская О.И.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://iimmun.ru/iimm/article/view/15453

Catalase is a heme-containing enzyme belonging to protection factors that destroys peroxide compounds. The presence of catalase activity is an important ability of microorganisms that allows them to be protected from unfavorable factors as well as adapt to macroorganism conditions. Catalase along with superoxide dismutase plays an important role in pathogen resistance to phagocyte oxygen-dependent bactericidal mechanisms. The aim of the study was to investigate microsymbiont catalase activity from female reproductive tract in normocenosis and candidiasis dysbiosis using the chronobiological approach. The study was conducted on clinical isolates, isolated from female reproductive tract microsymbiocenosis. The catalase activity was determined by spectrophotometry based on 24 hour-long hydrogen peroxide reduction with 3-hours interval in winter season. Dynamic hydrogen peroxide was assessed in 3–5 experiment replicates. In some Lactobacillus spp., catalase was found containing no heme group — pseudocatalase. Chronobiological approach allowed to reveal enzyme activity from all microsymbionts. The dominant and associative microbiota isolated from healthy females was characterized by circadian (24 hours) rhythms of catalase activity early in the morning — 5 a.m. (р < 0.05). Hydrogen peroxide decomposes spontaneously or via non-enzymatic catalysts, and microorganisms cope with this situation under such conditions. In microsymbionts characteristic of female reproductive tract dysbiosis, and usually found in large numbers along with decreased Lactobacillus spp. ultradian rhythms with 12- and 8-hour harmonics of catalase activity with acrophase were recorded in the morning (8 a.m.) and evening hours (8 p.m.). The minimum values of enzyme production in all cultures were recorded at 12 p.m. and 5 p.m. Therefore, the contribution of the rhythm of the studied parameter at varying degree of vaginal sterility reflects the adaptive pathogen capabilities to the conditions of existence and can be the basis for studying related regulatory mechanisms. Mesor and amplitude phase stability are universal rhythmometric parameters used to evaluate patient’s condition independent of species assignment.

Каталаза — гемсодержащий фермент, относящийся к факторам защиты, разрушающий перекисные соединения. Наличие каталазной активности является важной способностью микроорганизмов, позволяющей им защищаться от неблагоприятных факторов, а также адаптироваться в условиях макроорганизма. Каталаза наряду с супероксиддисмутазой играют важную роль в устойчивости патогенов к кислородзависимым бактерицидным механизмам фагоцитов. Целью исследования являлось изучение каталазной активности микросимбионтов женского репродуктивного тракта при нормоценозе и кандидозном дисбиозе хронобиологическим методом. Исследование проводили на клинических изолятах, выделенных из микросимбиоценозов женского репродуктивного тракта. Активность каталазы определяли спектрофотометрическим методом по убыли пероксида водорода в течение суток с 3-часовым интервалом в зимнее время года. Динамику изменения каталазной активности оценивали с 3–5-кратным повторением условий эксперимента. У отдельных видов молочнокислых бактерий обнаружена каталаза, не содержащая гемовой группы — псевдокаталаза. Хронобиологический метод позволил выявить активность фермента у всех микросимбионтов. Доминантная и ассоциативная микробиота, выделенная от здоровых женщин, характеризовалась циркадианными (околосуточными) ритмами каталазной активности в ранние утренние часы — 5:00 (р < 0,05). Перекись водорода разлагается спонтанно или с участием неферментативных катализаторов, и микроорганизмы справляются с ней в этих условиях. У микросимбионтов, характерных для дисбиоза женского репродуктивного тракта и обычно обнаруживаемых в большом количестве на фоне снижения Lactobacillus spp., регистрировались ультрадианные ритмы с 12- и 8- часовыми гармониками каталазной активности с акрофазой в утренние и вечерние часы (8:00; 20:00). Минимальные значения продукции фермента у всех культур фиксировались в 12:00 и 17:00 часов. Таким образом, вклад ритма изучаемого показателя при различной степени чистоты влагалища отражает адаптационные возможности патогенов к условиям существования и может лежать в основе при изучении механизмов их регуляции. Мезор и амплитудно-фазовая стабильность являются универсальными ритмометрическими параметрами, оценивающими состояние пациента и не зависящими от видовой принадлежности культуры.

catalase activitychronobiological approachrhythmic parametersnormocenosisdysbiosisLactobacillus spкаталазная активностьхронобиологический методритмометрические параметрынормоценоздисбиозLactobacillus spФГБОУ ВО Тюменский ГМУ Минздрава РоссииTyumen State Medical University8210053Андрюков Б.Г., Сомова Л.М., Тимченко Н.Ф. Стратегии программированной клеточной гибели у прокариот // Инфекция и иммунитет. 2015. Т. 5, № 1. С. 15–26. [Andrukov B.G., Somova L.M., Timchenko N.F. Strategy of programmed cell death in prokaryotes. Infektsiya i immunitet = Russian Journal of Infection and Immunity, 2015, vol. 5, no. 1, pp. 15–26. (In Russ.)] doi: 10.15789/2220-7619-2015-1-15-26Брюханов А.Л., Нетрусов А.И. Аэротолерантность строго анаэробных микроорганизмов: факторы защиты от окислительного стресса (обзор) // Прикладная биохимия и микробиология. 2007. Т. 43, № 6. С. 635–652. [Bryukhanov A.L., Netrusov A.I. Aerotolerance of strictly anaerobic microorganisms: factors of protection from oxidative stress (review). Prikladnaya biokhimiya i mikrobiologiya = Applied Biochemistry and Microbiology, 2007, vol. 43, no. 6, pp. 635–652. (In Russ.)]Бухарин О.В., Черкасов С.В., Сгибнев А.В., Забирова Т.М., Иванов Ю.Б. Влияние микробных метаболитов на активность каталазы и рост Staphylococcus aureus 6538 Р // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2000. Т. 130, № 7. С. 80–82. [Bukharin O.V., Cherkasov S.V., Sgibnev A.V., Zabirova T.M., Ivanov Yu.B. Influence of microbial metabolites on catalase activity and growth of Staphylococcus aureus 6538 P. Byulleten’ eksperimental’noi biologii i meditsiny = Bulletin of Experimental Biology, 2000, vol. 130, no. 7, pp. 80–82. (In Russ.)]Курбанов А.И., Караев 3.О. Роль каталазы и супероксиддисмутазы микроорганизмов при их фагоцитозе макрофагальными клетками // Биомедицина. 2005. № 3. С. 44–45. [Kurbanov A.I., Karaev Z.O. The role of catalase and superoxide dismutase of microorganisms during their phagocytosis by macrophage cells. Biomeditsina = Biomedicine, 2005, no. 3, pp. 44–45. (In Russ.)]Романова Е.В. Ферменты в антиокислительной системе растений: супероксиддисмутаза // АГРО XXI. 2008. № 7–9. С. 28–29. [Romanova E.V. Enzymes in the antioxidant system of plants: superoxide dismutase. AGRO XXI, 2008, no. 7–9, pp. 28–29. (In Russ.)] URL: https://www.agroxxi.ru/journal/20080709/20080709013.pdfСахно О.Н., Трифонова Т.А. Экология микроорганизмов: учебное пособие: В 3 частях. Часть 2. Владимир: Издательство Владимирского государственного университета, 2009. 52 с. [Sakhno O.N., Trifonova T.A. Ecology of microorganisms: textbook. Part 2. Vladimir: Publishing House of the Vladimir State University, 2009. 52 p. (In Russ.)] URL: https://dspace.www1.vlsu.ru/bitstream/123456789/1383/3/00950.pdfШпаков А.О. Сигнальные молекулы бактерий непептидной природы QS-типа // Микробиология. 2009. Т. 78, № 2. С. 163–175. [Shpakov A.O. Signal molecules of bacteria of non-peptide nature of QS-type Mikrobiologiya = Mikrobiologiya (Microbiology), 2009, vol. 78, no. 2, pp. 163–175. (In Russ.)]Bailly C., El-Maarouf-Bouteau H., Corbineau F. From intracellular signaling networks to cell death: the dual role of reactive oxygen species in seed physiology. C. R. Biol., 2008, vol. 331, no. 10, pp. 806–814. doi: 10.1016/j.crvi.2008.07.022Nelson W., Tong Y.L., Lee J.K., Halberg F. Methods for cosinor-rhythmometry. Chronobiologia, 1979, vol. 6, no. 4, pp. 305–323.Patent No. 5163426 Unaited States, Int. Cl. A61M21/00; A61B10/00; A61M21/02; A61N5/06; (IPC1-7): A61N5/06. Assessment and modification of a subjects endogenous circadian cycle. No. 07/066677; application: 06.26.1987: date of publication 11.17.1992 / Czeisler C.A., Kronauer R.E., Allan J.S. Proprietors: Brigham, And Women’s Hospital (Boston, MA). 75 p.Zemser R.B., Martin S.E. Heat stability of virulence-associated enzymes from Listeria monocytogenes SLCC 5764. J. Food Prot., 1998, vol. 61, no. 7, pp. 899–902. doi: 10.4315/0362-028x-61.7.899