In recent years, it has been of interest to search for alternative, so-called surrogate models to investigate bacterial pathogenicity. The current work was aimed at comparing two biological models (using white mice and Galleria mellonella larvae) to evaluate the pathogenic potential of community-acquired pneumonia agents. All the studied strains were isolated from the sputum of patients at the Rostov-on-Don Anti-Plague Institute of Rospotrebnadzor and identified by time-of-flight mass spectrometry. The virulence of the pathogen strains was evaluated when white mice and G. mellonella larvae were experimentally infected by microbes at various doses (CFU/ml). It was found that the hypermucoid variant of Klebsiella pneumoniae caused death of white mice at a dose of < 103 CFU/mouse, whereas the classical morphotype was apathogenic even at a dose of 106 CFU/mouse. At the same time, when the larvae were infected with two morphotypes, no difference in pathogenicity was observed. Other clinical isolates of the Enterobacteriacea family caused no disease in white mice even at an infection dose of 106 CFU/mouse. However, E. coli and E. kobei caused the lethal process in (90%) in G. mellonella larvae. The exception was E. cloacae, which caused death in as few as 10% of individuals. In contrast to white mice, 100% of larvae died upon infection with Stenotrophomonas maltophilia, Chryseobacterium gleum, Rhizobium radiobacter, and Pantoea agglomerans. The virulence study of different staphylococcal species showed that S. aureus and S. haemolyticus had a high pathogenic potential for larvae, whereas S. epidermidis and S. saprophyticus were characterized by significantly lower potential to cause infection. In the surrogate model, clinical isolates of various fungal species: C. albicans, C. tropicalis, and G. capitatum — were most pathogenic for larvae, whereas C. glabrata and C. krusei, known as most invasive species, caused the delayed death of several individuals. Thus, the pathogenicity study of various microbial species requires to choose most appropriate biological model.
В последние годы представляет интерес поиск альтернативных, так называемых суррогатных, моделей для изучения биологических свойств различных микроорганизмов. Целью настоящей работы была оценка применения личинок Galleria mellonella для определения патогенного потенциала возбудителей внебольничных пневмоний по сравнению с моделью лабораторных животных (белые мыши). Все исследованные штаммы были выделены из мокроты больных на базе ФКУЗ Ростовский-на-Дону противочумный институт Роспотребнадзора и идентифицированы методом времяпролетной масс-спектрометрии. Вирулентность штаммов оценивали при экспериментальной инфекции белых мышей и личинок G. mellonella при заражении различными концентрациями микробов (КОЕ/мл). Как установлено, гипермукоидный вариант клебсиелл вызывал гибель белых мышей в дозе ≤ 103 КОЕ/мышь, тогда как классический морфотип был апатогенным даже в дозе 106 КОЕ/мышь. В то же время при инфицировании личинок двумя морфотипами достоверной разницы в патогенности исследуемых морфотипов выявить не удалось. Клинические изоляты семейства Enterobacteriacea не вызывали заболевания у белых мышей даже при дозе заражения 106 КОЕ/мышь. При этом E. coli и E. kobei обусловливали летальный процесс у (90%) G. mellonella. Исключение составил E. cloacae, который вызывал гибель лишь у 10% особей. В отличие от модели белых мышей такие редко изолируемые условно-патогенные бактерии, как Stenotrophomonas maltophilia, Chryseobacterium gleum, Rhizobium radiobacter, Pantoea agglomerans, вызывали 100% гибель личинок. Изучение вирулентности разных видов стафилококков показало, что S. aureus и S. haemolyticus обладали высоким патогенным потенциалом для личинок, тогда как S. epidermidis и S. saprophyticus характеризовались достоверно меньшей способностью вызывать инфекцию. При использовании суррогатной модели на клинических изолятах различных видов грибов обнаружено, что наибольшей патогенностью для личинок характеризовались C. albicans, C. tropicalis и G. capitatum, а C. glabrata и C. krusei, рассматриваемые как более инвазивные виды, вызывали лишь частичную гибель группы особей в отдаленные сроки. Таким образом, изучение патогенности различных видов микроорганизмов требует подбора наиболее адекватной биологической модели.