СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА РАЗНЫХ БИОЛОГИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАТОГЕННЫХ СВОЙСТВ НЕКОТОРЫХ ВОЗБУДИТЕЛЕЙ ВНЕБОЛЬНИЧНЫХ ПНЕВМОНИЙ



Цитировать

Полный текст

Аннотация

Резюме

В последние годы представляет интерес поиск альтернативных, т.н. суррогатных моделей для изучения биологических свойств различных микроорганизмов. Целью настоящей работы явилась 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 тоже 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.

Об авторах

Анастасия Сергеевна Анисимова

ФКУЗ Ростовский-на-Дону противочумный институт Роспотребнадзора

Email: anisimova_as@antiplague.ru
SPIN-код: 6408-6399

Младший научный сотрудник, лаборатория природно-очаговых и зоонозных инфекций

Россия, 344002, Rostov-on-Don, M. Gorky str., 117/40

Надежда Валентиновна Аронова

ФКУЗ Ростовский-на-Дону противочумный институт Роспотребнадзора

Email: aronova_nv@antiplague.ru
ORCID iD: 0000-0002-7772-9276
SPIN-код: 6471-8064

Кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории природно-очаговых и зоонозных инфекций 

Россия, 344002, г. Ростов-на-Дону, ул. М. Горького, 117/40

Марина Викторовна Цимбалистова

ФКУЗ Ростовский-на-Дону противочумный институт Роспотребнадзора

Email: tsimbalistova_mv@antiplague.ru
SPIN-код: 9618-4261

Кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник лаборатории природно-очаговых и зоонозных инфекций 

Россия, 344002, г. Ростов-на-Дону, ул. М. Горького, 117/40

Наталья Владимировна Павлович

ФКУЗ Ростовский-на-Дону противочумный институт Роспотребнадзора

Автор, ответственный за переписку.
Email: pavlovich_nv@antiplague.ru
SPIN-код: 2317-9985
Scopus Author ID: 7004882423

Доктор медицинских наук, главный научный сотрудник, и.о. начальника отдела природно-очаговых и зоонозных инфекций 

Россия, , 344002, г. Ростов-на-Дону, ул. М. Горького, 117/40

Анастасия Святославовна Левченко

ФКУЗ Ростовский-на-Дону противочумный институт Роспотребнадзора

Email: levchenko_as@antiplague.ru

Заведующий питомником (виварием) 

Россия, 344002, г. Ростов-на-Дону, ул. М. Горького, 117/40

Список литературы

  1. Анисимова А.С., Полеева М.В., Аронова Н.В., Цимбалистова М.В., Павлович Н.В. Oсобенности идентификации грибов рода Candida с помощью масс-спектрометрического анализа (MALDI-ToF MS) // Клиническая лабораторная диагностика. 2022. Т. 67, № 4. С. 244-249. Anisimova A.S., Poleeva M.V., Aronova N.V., Tsimbalistova M.V., Pavlovich N.V. Pecularities of Candida yeast identification by mass spectrometric analysis (MALDI-ToF MS). Klinicheskaya Laboratornaya Diagnostika (Russian Clinical
  2. Laboratory Diagnostics). 2022; 67 (4): 244-249 (in Russ.) DOI: https://dx.doi.org/10.51620/0869-2084-2022-67-4-244-249
  3. Анисимова А.С., Павлович Н.В., Аронова Н.В., Цимбалистова М.В., Гудуева Е.Н., Пасюкова Н.И., Теплякова Е.Д., Носков А.К. Биологические свойства и антибиотикорезистентность Klebsiella pneumoniae и её роль в этиологической структуре возбудителей внебольничных пневмоний // Антибиотики и Химиотерапия. 2023. Т. 68, № 5-6. С. 11-18. Anisimova A. S., Pavlovich N. V., Aronova N. V., Tsimbalistova M. V., Gudueva E. N., Pasyukova N. I., Teplyakova E. D., Noskov A. K. Biological properties and antibiotic resistance of Klebsiella pneumoniae and its role in the etiological structure of community-acquired pneumonia pathogens. Antibiotiki i Khimioter = Antibiotics and Chemotherapy. 2023; 68 (5–6): 11–18. DOI: https://doi.org/10.37489/0235-2990-2023-68-5-6-11-18
  4. Аронова Н.В., Павлович Н.В., Цимбалистова М.В., Полеева М.В., Анисимова А.С., Водопьянов С.О., Носков А.К. Видовое разнообразие и маркеры резистентности дрожжей рода Candida у коронапозитивных и коронанегативных больных с внебольничными пневмониями // Антибиотики и Химиотерапия. 2021. Т. 66, № 7-8. С. 38-44. Aronova N.V., Pavlovich N.V., Tsymbalistova M.V., Poleeva M.V., Anisimova A.S., Vodopyanov S.O., Noskov A.K. Species Diversity And Resistance Markers of Candida Yeasts In COVID Positive and COVID Negative Patients With Community-Acquired Pneumonia. Antibiot Khimioter = Antibiotics and Chemotherapy. 2021; 66(7-8):38-44. (In Russ.) DOI: https://doi.org/10.37489/0235-2990-2021-66-7-8-38-44
  5. Большая российская энциклопедия https://bigenc.ru/c/patogennost-b0e100
  6. Гланц С. Медико-биологическая статистика. Пер. с англ. — М., Практика, 1998. — 459 с. Glants S.A. Medical and biological statistics. Translated from English. Moscow, Praktika, 1998. 459 p.
  7. Лабораторная диагностика внебольничных пневмоний: Методические указания МУК 4.2.3115-13. М. 2013. Laboratory diagnostics of community-acquired pneumonia: Methodological guidelines MUK 4.2.3115-13. Moscow, 2013.
  8. Лабораторная диагностика внебольничной пневмонии пневмококковой этиологии: Методические рекомендации МР 4.2.0114-16. М. 2016. Laboratory diagnostics of community-acquired pneumonia of pneumococcal etiology: Methodological recommendations MR 4.2.0114-16. Moscow, 2016.
  9. Салмова Ю.В., Никифорова Л.Р., Боровкова К.Е. Разработка модели бактериальной инфекции личинок Galleria mellonella (большая восковая моль // Лабораторные животные для научных исследований. 2022. Т. 3. С. 40–49. Salmova J.V., Nikiforova L.R., Borovkova К.E. Development of a bacterial infection model of Galleria mellonella larvae (greater wax moth). Laboratory Animals for Science. 2022; 3 40–49. DOI: https://doi.org/10.57034/2618723X-2022-03-05.
  10. Akinkunmi E.O., Adeyemi O.I., Igbeneghu O.A., Olaniyan E.O., Omonisi A.E., Lamikanra A. The pathogenicity of Staphylococcus epidermidis on the intestinal organs of rats and mice: an experimental investigation. BMC Gastroenterol., 2014, vol. 14, pp. 126. – doi: 10.1186/1471-230X-14-126
  11. Baumans V. Science-based assessment of animal welfare: laboratory animals. Rev. Sci. Tech., 2005, vol. 24, no. 2, pp. 503-13. – https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16358504/
  12. Champion O.L., Wagley S., Titball R.W. Galleria mellonella as a model host for microbiological and toxin research. Virulence, 2016, vol. 7, no. 7, pp. 840–845. – doi: 10.1080/21505594.2016.1203486
  13. Curtis A., Binder U., Kavanagh K. Galleria mellonella larvae as a model for investigating fungal-host interactions. Front. Fungal. Biol., 2022, vol. 3, pp. 893494. – doi: 10.3389/ffunb.2022.893494
  14. Cutuli M.A., Petronio P.G., Vergalito F., Magnifico I., Pietrangelo L., Venditti N., Di Marco R. Galleria mellonella as a consolidated in vivo model hosts: new developments in antibacterial strategies and novel drug testing. Virulence, 2019, vol. 10, no. 1, pp. 527–541. – doi: 10.1080/21505594.2019.1621649
  15. Eisemann C.H., Jorgensen W.K., Merritt D.J., Rice M.J., Cribb B.W., Webb P.D., Zalucki M.P. Do insects feel pain? — A biological view. Experientia, 1984, vol. 40, pp. 164–167. – doi: 10.1007/BF01963580
  16. García-Lara J., Needham A. J., Foster S. J. Invertebrates as animal models for Staphylococcus aureus pathogenesis: a window into host–pathogen interaction. FEMS. Immunol. Med. Microbiol., 2005, vol. 43, no. 3, pp. 311–323. – doi: 10.1016/j.femsim.2004.11.003
  17. Giammarino A., Bellucci N., Angiolella L. Galleria mellonella as a model for the study of fungal pathogens: advantages and disadvantages. Pathogens., 2024, vol. 13, no. 3, pp. 233. – doi: 10.3390/pathogens13030233
  18. Gunn B.A. Comparative virulence of human isolates of coagulase-negative staphylococci tested in an infant mouse weight retardation model. J. Clin. Microbiol., 1989, vol. 27, no. 3, pp. 507-511. – doi: 10.1128/jcm.27.3.507-511.1989
  19. Hassan Y., Chew S.Y., Than L.T.L. Candida glabrata: pathogenicity and resistance mechanisms for adaptation and survival. J. Fungi. (Basel)., 2021, vol. 7, no. 8, pp. 667. – doi: 10.3390/jof7080667
  20. Jamiu A.T., Albertyn J., Sebolai O.M., Pohl C.H. Update on Candida krusei, a potential multidrug-resistant pathogen. Med. Mycol., 2021, vol. 59, no. 1, pp. 14-30. – doi: 10.1093/mmy/myaa031
  21. Kavanagh K., Sheehan G. The use of Galleria mellonella larvae to identify novel antimicrobial agents against fungal species of medical interest. J. Fungi. (Basel), 2018, vol. 4, no. 3, pp. 113. – doi: 10.3390/jof4030113
  22. Lemaitre B., Hoffmann J. The host defense of Drosophila melanogaster. Annu. Rev. Immunol., 2007, vol. 25, pp. 697-743. – doi: 10.1146/annurev.immunol.25.022106.141615.
  23. Liang H., Wang Y., Liu F., Duan G., Long J., Jin Y., Chen S., Yang H. The application of rat models in Staphylococcus aureus infections. Pathogens., 2024, vol. 13, no. 6, pp. 434. – doi: 10.3390/pathogens13060434
  24. Mai D., Wu A., Li R., Cai D., Tong H., Wang N., Tan J. Identification of hypervirulent Klebsiella pneumoniae based on biomarkers and Galleria mellonella infection model. BMC. Microbiol., 2023, vol. 23, no 1, pp. 369. – doi: 10.1186/s12866-023-03124-0
  25. Ménard G., Rouillon A., Cattoir V., Donnio P.Y. Galleria mellonella as a suitable model of bacterial infection: past, present and future. Front. Cell. Infect. Microbiol., 2021, no. 11, pp. 782733. – doi: 10.3389/fcimb.2021.782733
  26. Nathan S. New to Galleria Mellonella. Virulence, 2014, vol. 5, no. 3, pp. 371–374. – doi: 10.4161/viru.28338
  27. Pereira T.C., de Barros P.P., Fugisaki L.R.O., Rossoni R.D., Ribeiro F.C., de Menezes R.T., Junqueira J.C., Scorzoni L. Recent advances in the use of Galleria mellonella model to study immune responses against human pathogens. J. Fungi. (Basel), 2018, vol. 4, no. 4, pp. 128. – doi: 10.3390/jof4040128
  28. Pereira M.F., Rossi C.C., da Silva G.C., Rosa J.N., Bazzolli D.M.S. Galleria mellonella as an infection model: an in-depth look at why it works and practical considerations for successful application. Pathog. Dis., 2020, vol. 78, no. 8, pp. ftaa056. – doi: 10.1093/femspd/ftaa056
  29. Qin M., Chen P., Deng B., He R., Wu Y., Yang Y., Deng W., Ding X., Yang F., Xie C., Yang Y., Tian G.B. The emergence of a multidrug-resistant and pathogenic ST42 lineage of Staphylococcus haemolyticus from a hospital in China. Microbiol. Spectr., 2022 , vol. 10, no. 3, pp. e0234221. – doi: 10.1128/spectrum.02342-21
  30. Richmond J. The 3rs - Past, Present and Future. Scand. J. Lab. Anim. Sci., 2000, vol. 27, no. 2, pp. 84–92. – doi: 10.23675/sjlas.v27i2.19
  31. Russell, W. M. S., Burch, R. L., & Hume, C. W. (1959). The principles of humane experimental technique (Vol. 238). London: Methuen – https://www.semanticscholar.org/paper/The-Principles-of-Humane-Experimental-Technique-Russell-Burch/7fe3176121a3885e484eb154c381139bc6c2312d
  32. Russo T.A., MacDonald U. The Galleria mellonella infection model does not accurately differentiate between hypervirulent and classical Klebsiella pneumoniae. mSphere., 2020, vol. 5, no. 1, pp. e00850-19. – doi: 10.1128/mSphere.00850-19
  33. Serrano I., Verdial C., Tavares L., Oliveira M. The virtuous Galleria mellonella model for scientific experimentation. Antibiotics (Basel), 2023, vol. 12, no. 3, pp. 505. – doi: 10.3390/antibiotics12030505
  34. Sheehan G., Garvey A., Croke M., Kavanagh K. Innate humoral immune defences in mammals and insects: The same, with differences? Virulence, 2018, vol. 9, no. 1, pp. 1625-1639. – doi: 10.1080/21505594.2018.1526531
  35. Tannenbaum J., Bennett B.T. Russell and Burch's 3Rs then and now: the need for clarity in definition and purpose. J. Am. Assoc. Lab. Anim. Sci., 2015, vol. 54, no. 2, pp. 120-132. – https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4382615/
  36. Tsai C.J.-Y., Loh J.M.S., Proft T. Galleria mellonella infection models for the study of bacterial diseases and for antimicrobial drug testing. Virulence, 2016, vol. 7, no. 3, pp. 214–229. – doi: 10.1080/21505594.2015.1135289
  37. Wojda I., Staniec B., Sułek M., Kordaczuk J. The greater wax moth Galleria mellonella: biology and use in immune studies. Pathog. Dis., 2020, vol. 78, no. 9, pp. ftaa057. – doi: 10.1093/femspd/ftaa057

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Анисимова А.С., Аронова Н.В., Цимбалистова М.В., Павлович Н.В., Левченко А.С.,

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.
СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 64788 от 02.02.2016.


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах