Russian Journal of Infection and ImmunityRussian Journal of Infection and ImmunityИнфекция и иммунитет2220-76192313-7398SPb RAACI82210.15789/2220-7619-2018-4-435-440MOLECULAR BASES OF EPIDEMIOLOGY, DIAGNOSTICS, PREVENTION AND TREATMENT OF INFECTIOUS DISEASESМОЛЕКУЛЯРНЫЕ ОСНОВЫ ЭПИДЕМИОЛОГИИ, ДИАГНОСТИКИ, ПРОФИЛАКТИКИ И ЛЕЧЕНИЯ АКТУАЛЬНЫХ ИНФЕКЦИЙBIOFILM FORMATION INDUCED BY CLINICAL ISOLATES OF MYCOBACTERIUM TUBERCULOSISПРОДУКЦИЯ БИОФИЛЬМОВ КЛИНИЧЕСКИМИ ШТАММАМИ ВОЗБУДИТЕЛЯ ТУБЕРКУЛЕЗАOgarkovO. B.ОгарковО. Б.
Russian Federation

PhD, MD (Medicine), Head of the Department of Epidemiology and Microbiology

664003, Russian Federation, Irkutsk, Timiryaseva str., 16

Phone: +7 (3952) 20-73-67

д.м.н., главный научный сотрудник, зав. отделом эпидемиологии и микробиологии

664003, Россия, г. Иркутск ул. Тимирязева, 16Тел.: 8 (3952) 20-73-67

obogarkov@yandex.ruSuzdalnitskyA. E.СуздальницкийА. Е.
Russian Federation

Head of the Surgical Department

зав. хирургическим отделением

KhromovaP. A.ХромоваП. А.
Russian Federation

Junior Researcher, Department of Epidemiology and Microbiology

младший научный сотрудник отдела эпидемиологии и микробиологии

TsyrenovaT. A.ЦыреноваТ. А.
Russian Federation

Head of the Bacteriological Laboratory

зав. бактериологической лабораторией

SokolnikovaN. A.СокольниковаН. А.
Russian Federation

Bacteriologist

бактериолог

ZhdanovaS. N.ЖдановаС. Н.
Russian Federation

PhD (Medicine), Junior Researcher, Department of Epidemiology and Microbiology

к.м.н., старший научный сотрудник отдела эпидемиологии и микробиологии

KoshcheevM. E.КощеевМ. Е.
Russian Federation

PhD (Medicine), Chief Physician

к.м.н., главный врач

Scientific Center for Family Health and Human Reproduction Problems, IrkutskФГБНУ Научный центр проблем здоровья семьи и репродукции человека, г. ИркутскIrkutsk State Medical Academy of Continuing Education, IrkutskГБОУ ДПО Иркутская государственная медицинская академия последипломного образования, г. ИркутскIrkutsk Regional Clinical Tuberculosis Hospital, IrkutskОГБУЗ Иркутская областная клиническая туберкулезная больница, г. Иркутск301220188443544013122018Copyright ©; 2018, Ogarkov O.B., Suzdalnitsky A.E., Khromova P.A., Tsyrenova T.A., Sokolnikova N.A., Zhdanova S.N., Koshcheev M.E.Copyright ©; 2018, Огарков О.Б., Суздальницкий А.Е., Хромова П.А., Цыренова Т.А., Сокольникова Н.А., Жданова С.Н., Кощеев М.Е.2018Ogarkov O.B., Suzdalnitsky A.E., Khromova P.A., Tsyrenova T.A., Sokolnikova N.A., Zhdanova S.N., Koshcheev M.E.Огарков О.Б., Суздальницкий А.Е., Хромова П.А., Цыренова Т.А., Сокольникова Н.А., Жданова С.Н., Кощеев М.Е.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://iimmun.ru/iimm/article/view/822

Abstract. The data proving low probability of observing Biofilm Formation (BF) by contemporary clinical strains of M. tuberculosis growing on liquid medium in vitro are discussed. A hypothesis about the role of MDR/XDR development hindering BF production was proposed. It was found that strains capable of producing BF grow on Lewenstein–Jensen medium generated R-form specific colonies shaped as a disk with a convex center, “UFO-colonies”. Sixty seven “UFO”- strains were investigated to BF production, resistance to antibiotics and their belonging to the main epidemics clusters of the Beijing genotype (CC1 and CC2-W148). It was shown that MDR/XDR strains were also capable of BF production that, however, was remarkably more frequent in strains of CC1 and CC2-W148 genotypes. Thus, it was hypothesized that BF production might potentially influence an outcome of chronic forms of TB-infection.

Резюме. Приведены доказательства малой вероятности обнаружения феномена образования биофильмов (БФ) при росте современных клинических штаммов M. tuberculosis на жидкой питательной среде. Высказана гипотеза о роли МЛУ/ШЛУ как препятствия для продукции БФ. Обнаружено, что штаммы, способные к продукции БФ, на среде Левенштейна–Йенсена растут специфическими колониями в R-форме в виде диска с выпуклым центром — «НЛО-колонии». Исследована способность к продукции БФ, устойчивость к антибиотикам и их принадлежность к основным эпидемическим кластерам генотипа Beijing (CC1 и СС2-W148) у 67 НЛО-штаммов. Показано что, МЛУ/ШЛУ штаммы так же способны к продукции БФ, однако значимо чаще это наблюдается у штаммов CC1 и СС2-W148 генотипов. Выдвигается гипотеза о потенциальной роли БФ в исходах хронических форм туберкулеза.

biofilm productionMycobacterium tuberculosisgenotypesMDR/XDRпродукция биофильмовMycobacterium tuberculosisгенотипыМЛУ/ШЛУРФФИ, грант 16-04-00160 А1. О совершенствовании противотуберкулезных мероприятий в Российской Федерации: приказ Министерство Здравоохранения Российской Федерации № 109 от 21 марта 2003 г. [On the improvement of tuberculosis measures in the Russian Federation: Order of the Russia Ministry of Health, March 21, 2003 No. 109]. URL: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_100829 (10.09.2018)2. Об унификации микробиологических методов исследования при туберкулезе: приказ Минздрава СССР № 558 от 8 июня 1978 г. [On the unification of microbiological research methods for tuberculosis: order of the USSR Ministry of Health No. 558, June 8, 1978]3. Огарков О.Б., Бадлеева М.В., Белькова Н.Л., Адельшин Р.В., Цыренова Т.А., Хромова П.А., Синьков В.В., Костюнин К.Ю., Дашацыренова С.Б., Кощеев М.Е., Зарбуев А.Н., Жданова С.Н. Феномен образования биопленок штаммами Brevibacillus spp. и Bacillus spp. в присутствии клинических штаммов Mycobacterium tuberculosis // Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 2017. Т. 35, № 3. С. 98–103. [Ogarkov O.B., Badleeva M.V., Belkova N.L., Adelshin R.V., Tsyrenova T.A., Khromova P.A., Sinkov V.V., Kostjunin K.Yu., Dashatsyrenova S.B., Koshcheyev M.E., Zarbuev A.N., Zhdanova S.N. The phenomenon of the formation of biofilms by Brevibacillus spp. and Bacillus spp. in the presence of clinical strains of Mycobacterium tuberculosis. Molekulyarnaya genetika, mikrobiologiya i virusologiya = Molecular Genetics, Microbiology and Virology, 2017, vol. 35, no. 3, pp. 98–103. doi: 10.3103/S0891416817030065 (In Russ.)]4. Синьков В.В., Савилов Е.Д., Огарков О.Б. Реконструкция эпидемической истории «пекинского» генотипа Mycobacterium tuberculosis в России и странах бывшего СССР по результатам сполиготипирования // Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 2011. № 3. С. 25–29. [Sinkov V.V., Savilov E.D., Ogarkov O.B. Reconstruction of the epidemic history of the Beijing genotype of Mycobacterium tuberculosis in Russia and former soviet countries using spoligotyping. Molekulyarnaya genetika, mikrobiologiya i virusologiya = Molecular Genetics, Microbiology and Virology, 2011, no. 3, pp. 25–29. doi: 10.3103/S0891416811030050 (In Russ.)]5. Хромова П.А., Огарков О.Б., Жданова С.Н., Синьков В.В., Моисеева Е.Я., Цыренова Т.А., Кощеев М.Е., Зоркальцева Е.Ю., Савилов Е.Д. Выявление высокотрансмиссивных генотипов возбудителя в клиническом материале для прогноза неблагоприятного течения туберкулеза // Клиническая лабораторная диагностика. 2017. Т. 62, № 10. С. 622– 627. [Khromova P.A., Ogarkov O.B., Zhdanova S.N., Sinkov V.V., Moiseeva E.Ya., Tzyrenova T.A., Koscheev M.E., Zorkaltseva E. Yu., Savilov E.D. The detection of highly-transmissible genotypes of agent in clinical samples for prognosis of unfavorable course of tuberculosis. Klinicheskaya laboratornaya diagnostika = Clinical Laboratory Diagnostics, 2017, vol. 62, no. 10, pp. 622–627. doi: 10.18821/0869-2084-2017-62-10-622-627 (In Russ.)]6. Dalton J.P., Uy B., Phummarin N., Copp B.R., Denny W.A., Swift S., Wiles S. Effect of common and experimental anti-tuberculosis treatments on Mycobacterium tuberculosis growing as biofilms. Peer J., 2016, vol. 22, no. 4: e2717. doi: 10.7717/peerj.27177. Esteban J., García-Coca M. Mycobacterium biofilms. Front Microbiol., 2018, vol. 18, no. 8, p. 2651. doi: 10.3389/fmicb.2017.026518. Hilz H., Wiegers U., Adamietz P. Stimulation of proteinase K action by denaturing agents: application to the isolation of nucleic acids and the degradation of “masked” proteins. Eur. J. Biochem., 1975, vol. 56, no. 1, pp. 103–108. doi: 10.1111/j.1432-1033.1975.tb02211.x9. Jindani A., Dore C.J., Mitchison D.A. Bactericidal and sterilizing activities of antituberculosis drugs during the first 14 days. Am. J. Respir. Crit. Care Med., 2003, vol. 167, pp. 1348–1354. doi: 10.1164/rccm.200210-1125OC10. Merker M., Blin C., Mona S., Duforet-Frebourg N., Lecher S., Willery E., Blum M.G., Rüsch-Gerdes S., Mokrousov I., Aleksic E., Allix-Béguec C., Antierens A., Augustynowicz-Kopeć E., Ballif M., Barletta F., Beck H.P., Barry C.E. 3rd, Bonnet M., Borroni E., Campos-Herrero I., Cirillo D., Cox H., Crowe S., Crudu V., Diel R., Drobniewski F., Fauville-Dufaux M., Gagneux S., Ghebremichael S., Hanekom M., Hoffner S., Jiao W.W., Kalon S., Kohl T.A., Kontsevaya I., Lillebæk T., Maeda S., Nikolayevskyy V., Rasmussen M., Rastogi N., Samper S., Sanchez-Padilla E., Savic B., Shamputa I.C., Shen A., Sng L.H., Stakenas P., Toit K., Varaine F., Vukovic D., Wahl C., Warren R., Supply P., Niemann S., Wirth T. Evolutionary history and global spread of the Mycobacterium tuberculosis Beijing lineage. Nat. Genet., 2015, vol. 47, no. 3, pp. 242–249. doi: 10.1038/ng.319511. Ojha A.K., Baughn A.D., Sambandan D., Hsu T., Trivelli X., Guerardel Y., Alahari A., Kremer L., Jacobs W.R. Jr, Hatfull G.F. Growth of Mycobacterium tuberculosis biofilms containing free mycolic acids and harbouring drug-tolerant bacteria. Mol. Microbiol., 2008, vol. 69, pp. 164–174. doi: 10.1111/j.1365-2958.2008.06274.x12. Orme I.M. A new unifying theory of the pathogenesis of tuberculosis. Tuberculosis (Edinb), 2014, vol. 94, no. 1, pp. 8–14. doi: 10.1016/j.tube.2013.07.00413. Shitikov E., Kolchenko S., Mokrousov I., Bespyatykh J., Ischenko D., Ilina E., Govorun V. Evolutionary pathway analysis and unified classification of East Asian lineage of Mycobacterium tuberculosis. Sci. Rep., 2017, vol. 7, pp. 9227. doi: 10.1038/s41598-017-10018-514. Wallis R.S., Patil S., Cheon S.H., Edmonds K., Phillips M., Perkins M.D., Joloba M., Namale A., Johnson J.L., Teixeira L., Dietze R., Siddiqi S., Mugerwa R.D., Eisenach K., Ellner J.J. Drug tolerance in Mycobacterium tuberculosis. Antimicrob. Agents Chemother., 1999, vol. 43, no. 11, pp. 2600–2606.15. Wayne L.G., Sohaskey C.D. Nonreplicating persistence of Mycobacterium tuberculosis. Annu. Rev. Microbiol., 2001, vol. 55, pp. 139–163.16. Xiang X., Deng W., Liu M., Xie J. Mycobacterium biofilms: factors involved in development, dispersal, and therapeutic strate gies against biofilm-relevant pathogens. Crit. Rev. Eukaryot. Gene Expr., 2014, vol. 24, no. 3, pp. 269–279. doi: 10.1615/CritRevEukaryotGeneExpr.2014010545