Аннотация
Цель – изучение биоплёнок, образованных при катетер-ассоциированных инфекциях кровотока (КАИК) в ОРИТ.
Материалы и методы. В исследовании использованы клинические изоляты Klebsiella pneumoniae, выделенные в монокультуре (n=15) и в ассоциациях со Staphylococcus aureus (n=28) от 15 пациентов отделение реанимации и интенсивной терапии (ОРИТ) РКБ г. Махачкалы. Культивирование и идентификацию исследуемых штаммов проводили общепринятыми методами. Определение факта и степени биоплёнкообразования исследуемых штаммов в работе использовали метод, основанный на измерении оптической плотности выделенного из биоплёнки красителя. Для выделения изолятов Klebsiella pneumoniae и Staphylococcus aureus использованы плексигласовые 96-луночные планшеты.
Результаты. После культивирования в течение 24 часов рост исследуемых культур отмечали во всех лунках. При этом в контрольных лунках наблюдали, что среда осталась прозрачной. По методу, указанного выше, измеряли оптическую плотность экстрагированного красителя в опытных и контрольных лунках.
Обсуждение. Показатель оптической плотности в лунках с Klebsiella pneumoniae достоверно превышало значение оптической плотности в лунках с контролем. Значение оптической плотности в луках со S. aureus также статистически значимо был выше, чем в контрольном. Более высокие показатели оптической плотности в исследуемых лунках свидетельствуют об образовании биопленок.
Заключение. По результатам исследования установлено, что культура Klebsiella pneumoniae обладает большей способностью к биоплёнкообразованию, чем культура S. aureus при культивировании в течение 24 часов.
Annotation
Purpose. The aim is to study biofilms formed during catheter–associated bloodstream infections (CAIC) in the ICU.
Material and methods. The study used isolated clinical isolates of Klebsiella pneumoniae isolated in monoculture (n=15) and in association with Staphylococcus aureus (n=28) from 15 patients of the ICU of the Makhachkala RCB. Cultivation and identification of the studied strains were carried out using generally accepted methods. Determination of the fact and degree of biofilm formation of the studied strains in the work used a method based on measuring the optical density of the dye isolated from the biofilm. Plexiglass plates for enzyme immunoassay were used to isolate isolates of Klebsiella pneumoniae and Staphylococcus aureus.
Outcomes. After cultivation for 24 hours, the growth of the studied crops was noted in all wells. At the same time, it was observed in the control wells that the medium remained transparent. According to the method indicated above, the optical density of the extracted dye was measured in experimental and control wells.
Discussion. The optical density index in the wells with Klebsiella pneumoniae significantly exceeded the optical density value in the wells with control. The optical density value in S. aureus onions was also statistically significantly higher than in the control. Higher optical density values in the studied wells indicate the formation of biofilms.
Conclusion. According to the results of the study, it was found that the Klebsiella pneumoniae culture has a greater ability to biofilm formation than the S. aureus culture when cultivated for 24 hours.
Key words: bacterial biofilms; Klebsiella pneumoniae, Staphylococcus aureus, cultivation.
Список литературы
Л И Т Е РАТ У РА ( П . П . 1 , 4 , 5 , 8 , 1 1 , 1 3 , 1 9 ,
2 0 , 2 4 С М . R E F E R E N C E S )
2. Ярченко Е.С., Мазиева Э.В., Бочарова К.А., Пилюгин С.В. Био-
пленки как скрытая угроза в распространении внутрибольничных
инфекций. Международный научный журнал «Флагман науки».
2023; 11: 11.
3. Петрова Н.В. Биопленки: этапы формирования, свойства и
клинические последствия. Клиническая патофизиология. 2015; 3:
9-16.
6. Гиндер М.В. Характеристика биопленок. Общество, образование,
наука: современные тренды: сборник трудов по материалам II
Национальной научно-практической конференции. Керчь, 2022.
7. Новикова И.Е., Садеева З.З., Алябьева Н.М., Лазарева А.В.
Молекулярно-генетическая характеристика штаммов Klebsiella
pneumoniae, выделенных из разных локусов одного пациента в от-
делении реанимации и интенсивной терапии. Клиническая микро-
биология и антимикробная химиотерапия. 2022; 24 (1): 26-27.
9. Симонова И.Р., Головин С.Н., Веркина Л.М., Березняк Е.А.,
Титова С.В. Методы культивирования и изучения бактериальных
биопленок. Известия высших учебных заведений. Северо-Кав-
казский регион. Естественные науки. 2017; 1 (193):73-79. doi:
10.18522/0321-3005-2017-1-73-79
10. Окулич В.К., Кабанова А.А., Плотников Ф.В. Микробные био-
пленки в клинической микробиологии и антибактериальной
терапии. Витебск, 2017.
12. Шамина О.В., Самойлова Е.А., Новикова И.Е., Лазарева А.В.
Klebsiella pneumoniae: микробиологическая характеристика,
антибиотикорезистентность и вирулентность. Российский педиа-
трический журнал. 2020; 23 (3):191-197. doi: 10.18821/1560-9561-
2020-23-3-191-197
14. Шляпников С.А., Насер Н.Р. Профилактика инфекций, связанных
с оказанием помощи в хирургическом стационаре. Журнал Неот-
ложная хирургия им. И.И. Джанелидзе. 2020; 1: 60-65.
15. Агеевец В.А., Агеевец И.В., Сидоренко С.В. Конвергенция мно-
жественной резистентности и гипервирулентности у Klebsiella
pneumoniae. Инфекция и иммунитет. 2022; 12 (3): 450-460. doi:
10.15789/2220-7619-COM-1825
16. Чеботарь И.В., Бочарова Ю.А., Подопригора И.В., Шагин Д.А.
Почему Klebsiella pneumoniae становится лидирующим оп-
портунистическим патогеном. Клиническая микробиология и
антимикробная химиотерапия. 2020; 22 (1): 4-19. doi: 10.36488/
cmac.2020.1.4-19
17. Воропаева Н.М., Немченко У.М., Ситникова К.О. и др. Частота
встречаемости штаммов с множественной антибиотикорезистент-
ностью в структуре условно-патогенных микроорганизмов. Acta
biomedica scientifica. 2022; 7(5): 145-153. doi: 10.29413/ABS.2022-
7.5-1.16
18. Бутранова О.И., Зырянов С.К., Горбачева А.А., Пуцман Г.А.
Анализ структуры и показателей антибиотикорезистентности
возбудителей инфекций у пациентов в отделениях интенсивной
терапии многопрофильного стационара. Качественная клиниче-
ская практика. 2023; 4: 4-14. doi: 10.37489/2588-0519-2023-4-4-14
21. Громовых Т.И., Горшина Е.С., Синева О.Н. Методы выделения и
культивирования микроорганизмов. Москва, 2022.
22. Воронкова О.С., Воробей Е.С., Рожнева И.Л., Шевченко Т.Н.
Влияние стафилококкового бактериофага на процесс пленкоо-
бразования штаммов золотистого стафилококка. Лабораторная
диагностика. Восточная Европа. 2019; 8 (1): 71-77.
23. Смирнова Т.А., Диденко Л.В., Азизбекян Р.Р., Романова Ю.М.
Структурно-функциональная характеристика бактериальных
биопленок. Микробиология. 2010; 79 (4): 435-446. doi: 10.1134/
S002626171004003X
25. Ивушкина Л. В., Миронов А. Ю. Микробиологический мони-
торинг Klebsiella pneumoniae и механизмы их резистентности к
антимикробным препаратам у больных туберкулёзом г. Москвы.
Клиническая лабораторная диагностика. 2024; 69(4): 131-41. —
doi: 10.51620/0869-2084-2024-69-4-131-141.
26. Леонов В.В., Миронов А.Ю. Биоплёнкообразование оппортуни-
стических микроорганизмов в плазме крови в зависимости от
содержания железа. Клиническая лабораторная диагностика.
2016; 61(1): 52-4.
27. Леонов В.В., Миронов А.Ю., Леонова Л.В., Никитина Л.Ю. Эти-
ологическая структура и биологические свойства возбудителей
инфекций кровотока. Клиническая лабораторная диагностика.
2016; 61(11): 790-93. doi: 10.18821/0869-2084-2016-11-790-793.
28. Фролова Я. Н., Харсеева Г. Г., Миронов А. Ю. Чувствительность
к антибиотикам биоплёночных культур токсигенных штаммов
Corynebacterium diphtheriae. Клиническая лабораторная диагно-
стика. 2014; 59(6): 51-3.
29. Фролова Я. Н., Рябова А. М., Айдинов Г. Т. [и др.] Чувствитель-
ность к антибактериальным препаратам возбудителя дифтерии
в составе биоплёнки. Клиническая лабораторная диагностика.
2014; 59(9): 89-90.
30. Харсеева Г. Г., Фролова Я. Н., Миронов А. Ю. Биоплёнки пато-
генных бактерий: биологические свойства и роль в хронизации
инфекционного процесса. Успехи современной биологии. 2015;
135(4): 346-54.
R E F E R E NC E S
1. Thuy D.B., Campbell J., Thuy C.T. et al. Colonization with
Staphylococcus aureus and Klebsiella pneumonia causes infections in
a Vietnamese intensive care unit. Microb. Genom. 2021; 7(2): 000514.
doi: 10.1099/mgen.0.000514
2. Yarchenko E.S., Mazieva E.V., Bocharova K.A., Pilyugin S.V. Biofilms
as a hidden threat in the spread of nosocomial infections. Mezhdunarodnyy
nauchnyy zhurnal «Flagman nauki». 2023; 11:11. (in Russian)
3. Petrova N.V. Biofilms: stages of formation, properties and clinical consequences.
Klinicheskaya patofiziologiya. 2015; 3:9-16. (in Russian)
4. Donné J., Dewilde S. The challenging world of biofilm physiology. Adv.
Micro. Physiol. 2015; 67:235–92. doi: 10.1016/bs.ampbs.2015.09.003
5. Yin W., Wang Y., Liu L., He J. Biofilms: the microbial «Protective
clothing» in extreme environments. Int. J. Mol. Sci. 2019; 20(14):
3423. doi: 10.3390/ijms20143423. PMID: 31336824.
6. Ginder M.V. Characteristics of biofilms. Society, education, science:
modern trends: collection of papers based on the materials of the II
National scientific and practical conference. Kerch’, 2022. (in Russian)
7. Novikova I.E., Sadeeva Z.Z., Alyabyeva N.M., Lazareva A.V. Molecular
genetic characteristics of Klebsiella pneumoniae strains isolated
from different loci of one patient in the intensive care unit. Klinicheskaya
mikrobiologiya i antimikrobnaya khimioterapiya. 2022; 24 (1):
26-27. (in Russian)
8. Reddersen K., Güllmar A., Tonndorf-Martini S. et al. Critical parameters
in cultivation of experimental biofilms using the example of Pseudomonas
fluorescens. J. Mater. Sci. Mater. Med. 2021; 32(9): 96. doi:
10.1007/s10856-021-06568-w
9. Simonova I.R., Golovin S.N., Verkina L.M., Bereznyak E.A., Titova
S.V. Methods of culturing and studying bacterial biofilms. News of
higher educational institutions. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy.
Severo-Kavkazskiy region. Estestvennye nauki. 2017; 1 (193):
73-79. doi: 10.18522/0321-3005-2017-1-73-79 (in Russian)
10. Okulich V.K., Kabanova A.A., Plotnikov F.V. Microbial biofilms in clinical
microbiology and antibacterial therapy. Vitebsk, 2017. (in Russian)
11. Baker S., Thomson N., Weill F.X., Holt K.E. Genomic insights into the
emergence and spread of antimicrobial-resistant bacterial pathogens.
Science. 2018; 360(6390): 733-738. doi: 10.1126/science.aar3777
12. Shamina O.V., Samoilova E.A., Novikova I.E., Lazareva A.V. Klebsiella
pneumoniae: microbiological characteristics, antibiotic resistance and
virulence. Rossiyskiy pediatricheskiy zhurnal. 2020; 23 (3): 191-197.
doi: 10.18821/1560-9561-2020-23-3-191-197 (in Russian)
13. Guerra M.E.S., Destro G., Vieira B. et al. Klebsiella pneumonia biofilms
and their role in disease pathogenesis. Front. Cell. Infect. Microbiol.
2022; 12: 877995. doi: 10.3389/fcimb.2022.877995
14. Shlyapnikov S.A., Naser N.R. Prevention of infections associated with
the provision of care in a surgical hospital. Zhurnal Neotlozhnaya khirurgiya
im. I.I. Dzhanelidze.2020; 1: 60-65. (in Russian)
15. Ageyevets V.A., Ageyevets I.V., Sidorenko S.V. Convergence of multiple
resistance and hypervirulence in Klebsiella pneumoniae. Infektsiya
i immunitet. 2022; 12 (3): 450-460. doi: 10.15789/2220-7619-COM-
1825 (in Russian)
16. Chebotar I.V., Bocharova Yu.A., Podoprigora I.V., Shagin D.A. Why
Klebsiella pneumoniae is becoming a leading opportunistic pathogen.
Klinicheskaya mikrobiologiya i antimikrobnaya khimioterapiya. 2020;
22 (1): 4-19. doi: 10.36488/cmac.2020.1.4-19 (in Russian)
17. Voropaeva N.M., Nemchenko U.M., Sitnikova K.O. et al. Frequency of
occurrence of strains with multiple antibiotic resistance in the structure
of opportunistic microorganisms. Acta biomedica scientifica. 2022;
7(5): 145-153. doi: 10.29413/ABS.2022-7.5-1.16 (in Russian)
18. Butranova O.I., Zyryanov S.K., Gorbacheva A.A., Putsman G.A. Analysis
of the structure and indicators of antibiotic resistance of infectious
agents in patients in intensive care units of a multidisciplinary
hospital. Kachestvennaya klinicheskaya praktika. 2023; 4: 4-14. doi:
10.37489/2588-0519-2023-4-4-1 (in Russian)
19. Ahmad-Mansour N., Loubet P., Pouget C., Dunyach-Remy C. et al.
Staphylococcus aureus toxins: an update on their pathogenic properties
and potential treatments. Toxins (Basel). 2021; 13(10): 677. doi:
10.3390/toxins13100677
20. Viksne R., Racenis K., Broks R. et al. In vitro assessment of biofilm
production, antibacterial resistance of Staphylococcus aureus, Klebsiella
pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa, and Acinetobacter spp.
Obtained from Tonsillar Crypts of Healthy Adults. Microorganisms.
202; 11(2): 258. doi: 10.3390/microorganisms11020258.
21. Gromovykh T.I., Gorshina E.S., Sineva O.N. Methods of isolation and
cultivation of microorganisms. Moskva, 2022. (in Russian)
22. Voronkova O.S., Vorobey E.S., Rozhneva I.L., Shevchenko T.N. Effect
of staphylococcal bacteriophage on the process of film formation of
Staphylococcus aureus strains. Laboratornaya diagnostika. Vostochnaya
Evropa. 2019; 8 (1): 71-77. (in Russian)
23. Smirnova T.A., Didenko L.V., Azizbekyan R.R., Romanova Yu.M.
Structural and functional characteristics of bacterial biofilms. Mikrobiologiya.
2010; 79 (4): 435-446. doi: 10.1134/S002626171004003X
(in Russian)
24. O’Toole G.A., Kolter R. Initiation of biofilm formation in Pseudomonas
fluorescens WCS365 proceeds via multiple, convergent signalling
pathways: a genetic analysis. Mol Microbiol. 1998; 28; 3: 449-461.
25. Ivushkina L. V., Mironov A. Yu. Microbiological monitoring of Klebsiella
pneumoniae and mechanisms of their resistance to antimicrobial
drugs in patients with tuberculosis in Moscow. Klinicheskaya laboratornaya
diagnostika. 2024; 69(4): 131-41. doi: 10.51620/0869-2084-
2024-69-4-131-141 (in Russian)
26. Leonov V. V., Mironov A. Yu. Biofilm formation of opportunistic microorganisms
in blood plasma depending on iron content. Klinicheskaya
laboratornaya diagnostika. 2016; 61(1): 52-4. (in Russian)
27. Leonov V. V., Mironov A. Yu., Leonova L. V., Nikitina L. Yu. Etiological
structure and biological properties of pathogens of bloodstream
infections. Klinicheskaya laboratornaya diagnostika. 2016; 61(11):
790-93. doi: 10.18821/0869-2084-2016-11-790-793. (in Russian)
28. Frolova Ya. N., Kharseeva G. G., Mironov A. Yu. Sensitivity to antibiotics
of biofilm cultures of toxigenic strains of Corynebacterium
diphtheriae. Klinicheskaya laboratornaya diagnostika. 2014; 59(6):
51-53. (in Russian)
29. Frolova Ya. N., Ryabova A.M., Aidinov G. T. [et al.] Sensitivity to antibacterial
drugs of the causative agent of diphtheria in the composition
of biofilm. Klinicheskaya laboratornaya diagnostika. 2014; 59(9): 89-
90. (in Russian)
30. Kharseeva G. G., Frolova Ya. N., Mironov A. Yu. Biofilms of pathogenic
bacteria: biological properties and role in the chronization of the
infectious process. Uspekhi sovremennoy biologii. 2015; 135(4): 346-
54. (in Russian)