The intermicrobial interactions in two-component biofilms of representatives of the normobiota Micrococcus luteus C6 and Enterococcus faecium SF68

Abstract

Бактерии Enterococcus faecium – представители микробиоты кишечника человека, являются возбудителями оппортунистических инфекций. Лечение энтерококковых инфекций осложнено ввиду природной устойчивости биоплёнок E. faecium к антибиотикам. Кроме того, E. faecium способны получать факторы патогенности от других бактерий и приобретать резистентность ко многим антибиотикам. Ввиду этого важен поиск веществ, способных нарушать процессы биоплёнкообразования и увеличивать чувствительность E. faecium к антимикробным препаратам. Одним из перспективных направлений является изучение антимикробных веществ, продуцируемых Micrococcus luteus. Цель данной работы: анализ влияния супернатанта M. luteus С6 и комплекса супернатанта M. luteus С6 с ципрофлоксацином на морфофизиологические свойства клеток и на биоплёнки E. faecium SF68 in vitro. Задачи исследования заключались в оценке влияния веществ с антимикробной активностью на чувствительность бактериальных клеток к антимикробному препарату, а также анализ влияния этих веществ на морфологические свойства бактерий в биопленках. Влияние исследуемых веществ на чувствительность бактерий к антимикробным препаратам оценивали диско-диффузионным методом. Морфологические свойства бактериальных клеток в биопленках при добавлении в питательную среду супернатанта M. luteus С6 и комплекса супернатанта M. luteus С6 с ципрофлоксацином исследовали методами световой и сканирующей электронной микроскопии. В ходе экспериментов получены следующие результаты: супернатант M. luteus С6 оказывал влияние на характер роста биоплёнок E. faecium SF68 и морфофизиологические свойства клеток энтерококков. Сочетанное действие ципрофлоксацина и супернатанта увеличивало долю клеток с нарушенным делением и клеток, подвергшихся частичному или полному лизису, по сравнению с изолированным действием ципрофлоксацина. Выводы. Супернатант M. luteus С6 увеличивал чувствительность биоплёнок E. faecium SF68 к ципрофлоксацину, значительно влияя на морфофизиологические свойства клеток E. faecium SF68 и их способности к биоплёнкообразованию. Предполагается, подобный эффект достигается за счёт комплекса веществ супернатанта M. luteus, наиболее известным из которых является белок Resuscitation-promoting factor (Rpf), обладающий гликозилазным действием на пептидогликан клеточной стенки. Ключевые слова: Enterococcus faecium, Micrococcus luteus, ципрофлоксацин, супернатант, бактериальные биоплёнки, Resuscitation promoting factor, Rpf.

Enterococcus faecium bacteria are representatives of the human intestinal microbiota and are the causative agents of opportunistic infections. Treatment of enterococcal infections is complicated due to the natural resistance of E. faecium biofilms to antibiotics. In addition, E. faecium can acquire pathogenicity factors from other bacteria and acquire resistance to many antibiotics. In view of this, it is important to search for substances capable of disrupting biofilm formation processes and increasing the sensitivity of E. faecium to antimicrobial agents. One of the promising area is the study of antimicrobial substances produced by Micrococcus luteus. The aim of this work: the analysis of influence of supernatant of M. luteus C6 and complex of supernatant of M. luteus C6 with ciprofloxacin on morphophysiological properties of cells and on biofilms of E. faecium SF68 in vitro. The objectives of the study were to evaluate the effect of substances with antimicrobial activity on the sensitivity of bacterial cells to the antimicrobial drug, as well as to analyze the effect of these substances on the morphological properties of bacteria in biofilms. The effect of the substances under study on the sensitivity of bacteria to antimicrobial agents was evaluated using the disco-diffusion method. Morphological properties of bacterial cells in biofilms when adding M. luteus C6 supernatant and M. luteus C6 supernatant complex with ciprofloxacin to growth medium were studied by light and scanning electron microscopy. In the course of the experiments the following results were obtained: the supernatant of M. luteus C6 influenced the growth character of E. faecium SF68 biofilms and morphophysiological properties of enterococci cells. The combined action of ciprofloxacin and supernatant increased the proportion of cells with impaired division and cells subjected to partial or complete lysis, as compared with the isolated action of ciprofloxacin. Conclusions. The supernatant of M. luteus C6 increased the sensitivity of E. faecium SF68 biofilms to ciprofloxacin, significantly affecting the morphophysiological properties of E. faecium SF68 cells and their ability to biofilm formation. It is supposed that such effect is achieved due to the complex of substances of M. luteus supernatant, the most known of which is the Resuscitation-promoting factor (Rpf) protein that has a glycosylase action on the peptidoglycan of the cell wall. Key words: Enterococcus faecium, Micrococcus luteus, ciprofloxacin, supernatant, bacterial biofilms, Resuscitation promoting factor, Rpf.