Ocena wpływu glukozy na tworzenie biofilmu przez Staphylococcus aureus i Escherichia coli na powierzchni siatki polipropylenowej



Podobne dokumenty
Ocena tworzenia biofilmu przez Staphylococcus aureus i Escherichia coli na powierzchni siatki polipropylenowej *

ADHEZJA PAŁECZEK ESCHERICHIA COLI DO CEWNIKÓW MOCZOWYCH

WPŁYW WŁAŚCIWOŚCI HYDROFOBOWYCH CANDIDA SP. NA ZDOLNOŚĆ WYTWARZANIA BIOFILMU NA POWIERZCHNI WYBRANYCH BIOMATERIAŁÓW

RAPORT 1.1/SRM/2017 Z BADAŃ PRZEWIDZIANYCH W UMOWIE Z DNIA R.

WYTWARZANIE ŚLUZU POZAKOMÓRKOWEGO, A ADHEZJA PAŁECZEK ESCHERICHIA COLI DO POLISTYRENU

Ocena skuteczności preparatów miejscowo znieczulających skórę w redukcji bólu w trakcie pobierania krwi u dzieci badanie z randomizacją

STRESZCZENIE Słowa kluczowe: Wstęp Cel pracy

Porównanie dwiema metodami tworzenia biofilmu przez pałeczki Proteus mirabilis na powierzchni różnych biomateriałów

SPRAWOZDANIE Z BADAŃ MIKROBIOLOGICZNYCH Nr 20005/11858/09

RAPORT 1.2/SRM/2017 Z BADAŃ PRZEWIDZIANYCH W UMOWIE Z DNIA R.

Katarzyna Jachna-Sawicka, Maja Kleszczyńska, Eugenia Gospodarek

Analysis of infectious complications inf children with acute lymphoblastic leukemia treated in Voivodship Children's Hospital in Olsztyn

Lek. Ewelina Anna Dziedzic. Wpływ niedoboru witaminy D3 na stopień zaawansowania miażdżycy tętnic wieńcowych.

Małgorzata Tomaszewska Kowalska

Maciej Pawlak. Zastosowanie nowoczesnych implantów i technik operacyjnych w leczeniu przepuklin brzusznych.

woda do 1000 ml ph=6,9-7,1. Po sterylizacji dodać nystatynę (końcowe stężenie ok. 50 μg/ml). Agar z wyciągiem glebowym i ekstraktem drożdżowym (YS)

WŁAŚCIWOŚCI HYDROFOBOWE CANDIDA SP. - ANALIZA PORÓWNAWCZA DWÓCH METOD

Elżbieta Arłukowicz Streszczenie rozprawy doktorskiej

Instrukcje do ćwiczeń oraz zakres materiału realizowanego na wykładach z przedmiotu Inżynieria bioprocesowa na kierunku biotechnologia

WPŁYW WARUNKÓW HODOWLI NA ADHEZJĘ PAŁECZEK ESCHERICHIA COLI DO POLISTYRENU

Ocena amylolitycznej aktywności szczepów gronkowców koagulazo-ujemnych

RAPORT Z BADAŃ 01369/2015/D/AGST. Blirt S.A Gdańsk, ul. Trzy Lipy 3/1.38. Dział DNA-Gdańsk. Nr zlecenia

Ćwiczenie 1. Oznaczanie wrażliwości szczepów na metycylinę

HYDROFOBOWE I HEMAGLUTYNACYJNE WŁAŚCIWOŚCI PAŁECZEK KLEBSIELLA PNEUMONIAE I KLEBSIELLA OXYTOCA

Wpływ adhezji i wytwarzania śluzu na zdolność tworzenia biofilmu przez

Porównanie trzech metod oceny wytwarzania śluzu przez Staphylococcus aureus i Staphylococcus epidermidis

Charakterystyka kliniczna chorych na raka jelita grubego

SPRAWOZDANIE Z BADAŃ MIKROBIOLOGICZNYCH Nr 20006/11859/09

Wytwarzanie biofilmu przez metycylino-oporne szczepy Staphylococcus aureus

1276: (ATCC

VII. Pałeczki Gram-dodatnie: Corynebacterium, Listeria, Erysipelothtix, Lactobacillus - ćwiczenia praktyczne

ETIOLOGIA ZAKAŻEŃ SZPITALNYCH REJESTROWANYCH W SZPITALU UNIWERSYTECKIM NR 2 W BYDGOSZCZY W LATACH

XXV. Grzyby cz I. Ćwiczenie 1. Wykonanie i obserwacja preparatów mikroskopowych. a. Candida albicans preparat z hodowli barwiony metoda Grama

XIX. Pałeczki Gram-ujemne część I - ćwiczenia praktyczne

IV. Streptococcus, Enterococcus ćwiczenia praktyczne

X. Pałeczki Gram-dodatnie. Rodzaje: Corynebacterium, Listeria, Erysipelothtix, Lactobacillus

Wrażliwość pałeczek Klebsiella oxytoca na wybrane antybiotyki

Przedmiot zamówienia -Specyfikacja cenowa

Promotor: prof. dr hab. Katarzyna Bogunia-Kubik Promotor pomocniczy: dr inż. Agnieszka Chrobak

Kontrola pożywek mikrobiologicznych. Sekcja Badań Epidemiologicznych

PROBLEMY TERAPEUTYCZNE WTÓRNYCH ZAKAŻEŃ KRWI POWODOWANE PRZEZ PAŁECZKI Enterobacterales W PRAKTYCE ODDZIAŁÓW ZABIEGOWYCH I ZACHOWAWCZYCH

ROZPRAWA NA STOPIEŃ DOKTORA NAUK MEDYCZNYCH (obroniona z wyróżnieniem )

Gdański Uniwersytet Medyczny. Polimorfizm genów receptorów estrogenowych (ERα i ERβ) a rozwój zespołu metabolicznego u kobiet po menopauzie

Właściwości biobójcze nanocząstek srebra

Katedra Inżynierii Materiałowej

Prezentacja Pracowni Ekologii Drobnoustrojów w Katedry Mikrobiologii UJCM

Ocena wpływu nasilenia objawów zespołu nadpobudliwości psychoruchowej na masę ciała i BMI u dzieci i młodzieży

III. Fizjologia bakterii i zasady diagnostyki bakteriologicznej

Ocena aktywności lipolitycznej szczepów Enterococcus faecium. The evaluation of lipolytic activity of strains of Enterococcus faecium

Katedra i Zakład Biochemii Kierownik Katedry: prof. dr hab. n. med. Ewa Birkner

Radiologiczna ocena progresji zmian próchnicowych po zastosowaniu infiltracji. żywicą o niskiej lepkości (Icon). Badania in vivo.

Patients price acceptance SELECTED FINDINGS

ROCZN. PZH, 1998, 49, 73-86

This copy is for personal use only - distribution prohibited.

VII. Fizjologia bakterii - ćwiczenia praktyczne

WPŁYW CIPROFLOKSACYNY NA ZDOLNOŚĆ WYTWARZANIA STAFYLOKOKCYNY T STAPHYLOCOCCUS COHNII (StT)

Patron medialny: Prof. dr hab. n. med. Anna Przondo-Mordarska Uroczyste powitanie Uczestników, rozpoczęcie Sympozjum

Skład zwany także błoną biologiczną,złożona wielokomórkowa struktura bakterii otoczona warstwą substancji organicznych i nieorganicznych, Biofilm

Instrukcje do ćwiczeń oraz zakres materiału realizowanego na wykładach z przedmiotu Mikrobiologia na kierunku chemia kosmetyczna

ĆWICZENIE 5 MECHANIZMY PROMUJĄCE WZROST ROŚLIN

RAPORT Z BADAŃ 164/Z/ /D/JOGA. Dostarczony materiał: próbki tworzyw sztucznych. Ilość próbek: 1. Rodzaj próbek: tworzywo

Badanie właściwości mechanicznych, korozyjnych i przeciwdrobnoustrojowych powłok na bazie ZrC

Akademia Morska w Szczecinie. Wydział Mechaniczny

Kamil Barański 1, Ewelina Szuba 2, Magdalena Olszanecka-Glinianowicz 3, Jerzy Chudek 1 STRESZCZENIE WPROWADZENIE

II. Badanie lekowrażliwości drobnoustrojów ćwiczenia praktyczne. Ćwiczenie 1. Oznaczanie lekowrażliwości metodą dyfuzyjno-krążkową

E.coli Transformer Kit

Czy mamy dowody na pozalipidoweefekty stosowania statyn?

Praca kazuistyczna. Adrian Reśliński 1, Agnieszka Mikucka 2, Wojciech Szczęsny 1, Jakub Szmytkowski 1, Eugenia Gospodarek 2, Stanisław Dąbrowiecki 1 1

Z BADAŃ ODDZIAŁYWANIA WYBRANYCH MIKROORGANIZMÓW NA KOMPOZYTY PP Z BIOCYDEM SEANTEX

PRACA ORYGINALNA. Andrzej Siwiec. 1 mgr Iwona Kowalska, Centrum Pediatrii im. Jana Pawła II w Sosnowcu. Dyrektor dr nauk. med.

OCENA TWORZENIA BIOFILMU PRZEZ SZCZEPY STAPHYLOCOCCUS AUREUS WYIZOLOWANE Z PLWOCINY PACJENTÓW Z MUKOWISCYDOZĄ

X. Diagnostyka mikrobiologiczna bakterii chorobotwórczych z rodzaju: Corynebacterium, Mycobacterium, Borrelia, Treponema, Neisseria

FUNGISTATYCZNE ODDZIAŁYWANIE SZCZEPU BACILLUS COAGULANS W PORÓWNANIU Z ODDZIAŁYWANIEM WYBRANYCH FUNGICYDÓW

Patron medialny: Prof. dr hab. n. med. Anna Przondo-Mordarska Uroczyste powitanie Uczestników, rozpoczęcie Zjazdu

SZCZEGÓŁOWY OPIS PRZEDMIOTU ZAMÓWIENIA

Interpretacja wyników analiz ilości i obecności drobnoustrojów zgodnie z zasadami badań mikrobiologicznych żywności i pasz?

KARETKA POGOTOWIA JAKO SIEDLISKO GRZYBÓW

ZALEŻNOŚĆ MIĘDZY WYSOKOŚCIĄ I MASĄ CIAŁA RODZICÓW I DZIECI W DWÓCH RÓŻNYCH ŚRODOWISKACH

XIII. Staphylococcus, Micrococcus ćwiczenia praktyczne

Wytwarzanie śluzu pozakomórkowego, a adhezja pałeczek Morganella morganii do polistyrenu

Oporność na antybiotyki w Unii Europejskiej Dane zaprezentowane poniżej zgromadzone zostały w ramach programu EARS-Net, który jest koordynowany przez

ANALIZA WZROSTU BIOFILMU PSEUDOMONAS AERUGINOSA W ZALEŻNOŚCI OD WARUNKÓW NAMNAŻANIA SZCZEPÓW I BARWIENIA BIOFILMU

Cystatin C as potential marker of Acute Kidney Injury in patients after Abdominal Aortic Aneurysms Surgery preliminary study

OCENA STOPNIA WRAŻLIWOŚCI NA AMINOGLIKOZYDY SZCZEPÓW BAKTERYJNYCH IZOLOWANYCH OD CHORYCH Z ZAKAŻENIAMI UKŁADOWYMI I UOGÓLNIONYMI.

Biologiczna ocena wyrobów medycznych Testy in vitro

lek. Wojciech Mańkowski Kierownik Katedry: prof. zw. dr hab. n. med. Edward Wylęgała

Public gene expression data repositoris

w kale oraz innych laboratoryjnych markerów stanu zapalnego (białka C-reaktywnego,

Katarzyna Durda STRESZCZENIE STĘŻENIE KWASU FOLIOWEGO ORAZ ZMIANY W OBRĘBIE GENÓW REGULUJĄCYCH JEGO METABOLIZM JAKO CZYNNIK RYZYKA RAKA W POLSCE

Dostawy

Wykorzystanie testu Levene a i testu Browna-Forsythe a w badaniach jednorodności wariancji

ZEWNĄTRZKOMÓRKOWEJ U PACJENTÓW OPEROWANYCH Z POWODU GRUCZOLAKA PRZYSADKI

Ocena lipolitycznej aktywności szczepów Staphylococcus epidermidis i Staphylococcus haemolyticus

Oznaczenie sprawy AE/ZP-27-49/14 Załącznik Nr 1 Formularz Cenowy

Profil alergenowy i charakterystyka kliniczna dorosłych. pacjentów uczulonych na grzyby pleśniowe

KALKULACJA CENY OFERTY Część VII - Testy lateksowe. Jednostka miary. Ilość. zestaw 4

Zastosowanie metody RAPD do różnicowania szczepów bakteryjnych

Ocena stężenia wybranych miokin u dziewcząt z jadłowstrętem psychicznym i otyłością

Regulacja Ekspresji Genów

POLITECHNIKA WARSZAWSKA. Wydział Zarządzania ROZPRAWA DOKTORSKA. mgr Marcin Chrząścik

Transkrypt:

MED. DOŚW. MIKROBIOL., 2013, 65: 19-26 Ocena wpływu glukozy na tworzenie biofilmu przez Staphylococcus aureus i Escherichia coli na powierzchni siatki polipropylenowej Evaluation of the effect of glucose on Staphylococcus aureus and Escherichia coli biofilm formation on the surface of polypropylene mesh Adrian Reśliński 1, Stanisław Dąbrowiecki 2 1 Katedra i Klinika Chirurgii Ogólnej i Endokrynologicznej Collegium Medicum im. Ludwika Rydygiera w Bydgoszczy Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu 2 Katedra i Zakład Żywienia i Dietetyki Collegium Medicum im. Ludwika Rydygiera w Bydgoszczy Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu Oceniano wpływ glukozy na tworzenie biofilmu przez szczepy Staphylococcus aureus i Escherichia coli na powierzchni siatki polipropylenowej. Badanie wykonano metodą jakościową - redukcji chlorku 2,3,5-trójfenylotetrazoliowego oraz metodą ilościową seryjnych 10-krotnych rozcieńczeń. Stwierdzono, że glukoza w stężeniu 0,1% i 0,2% zwiększa tworzenie biofilmu przez S. aureus, natomiast w stężeniu 0,2% ogranicza ten proces u E. coli. Słowa kluczowe: biofilm, glukoza, siatka polipropylenowa ABSTRACT Introduction: One of the most serious complications associated with the use of implants in hernia surgery is deep surgical site infection involving an implanted biomaterial. Among the major etiological factors of this complication are Staphylococcus aureus and Escherichia coli strains, which have the ability to form a biofilm on the surface of the mesh implant. This process is influenced by many factors, of which, according to current medical knowledge, the concentration of glucose may have a clinical significance. The aim of the presented study was to evaluate the effect of glucose on the formation of biofilm on the surface of monofilament polypropylene mesh. Methods: The study included 140 bacterial strains (70 S. aureus and 70 E. coli) from the collection of Department of Microbiology Collegium Medicum im. L. Rydygier in Bydgoszcz, Nicolaus Copernicus University in Torun. Evaluation of the effect of two glucose concentrations (0,1% and 0,2%) on biofilm formation was performed using a qualitative (2,3,5-triphenyltetrazolium chloride reduction) and a quantitative ( serial 10-fold dilutions) methods.

20 A. Reśliński, S. Dąbrowiecki Nr 1 Results: A qualitative analysis, performed after a period of incubation on substrates containing various concentrations of glucose, has revealed a statistically significant increase in the percentage of S. aureus strains with a very high potential for biofilm formation, while for E. coli an increase was observed in the percentage of strains with a low potential for biofilm formation. In a quantitative analysis of the biofilm of S. aureus forming after incubation on a substrate containing 0.1% and 0.2% glucose, significantly more colony forming units (CFUs) were isolated per one milliliter of the suspension (CFU/ml) than in the control group biofilm samples. On the other hand, the biofilm created by E. coli after a period of incubation on a substrate containing 0.2% glucose yielded significantly fewer CFUs per one milliliter than from the biofilm resulting from incubation on substrate with 0.1% glucose or the control group. No statistically significant difference was found between the numbers of CFUs per one milliliter isolated from E. coli strains after incubation on a substrate with 0.1% glucose and the control group. Conclusions: At concentrations of 0.1% and 0.2%, glucose increases biofilm formation by S. aureus strains on the surface of monofilament polypropylene mesh; at 0.2% glucose limits biofilm formation in E. coli. Key words: biofilm, glucose, polypropylene mesh WSTĘP Głębokie zakażenie miejsca operowanego (GZMO) obejmujące wszczepiony biomateriał stanowi jedno z najpoważniejszych powikłań związanych ze stosowaniem materiałów syntetycznych w chirurgii przepuklin (22). Wykazano, że bakterie Staphylococcus aureus i Escherichia coli, wymieniane wśród etiologicznych czynników GZMO (22), mogą tworzyć biofilm na powierzchni implantu (6). Obecność biofilmu jest przyczyną niepowodzeń w leczeniu tego powikłania i jego przewlekłego przebiegu (22). Na tworzenie biofilmu przez drobnoustroje wpływa wiele czynników obecnych w otaczającym je środowisku, m.in.: temperatura, ph oraz dostępność substancji odżywczych (14). W świetle prowadzonych badań istotne znaczenie kliniczne może mieć stężenie glukozy (8,25), które zdaniem Zuroff i wsp. (25) wpływa na wrażliwość biofilmu na antybiotyki. Natomiast Faccio i wsp. (8) nie zaobserwowali istotnej statystycznie różnicy w powstawaniu biofilmu na protezach dentystycznych u pacjentów zdrowych i chorych na cukrzycę z prawidłowo kontrolowaną glikemią. Dotychczas nie badano wpływu glukozy w stężeniach występujących we krwi na tworzenie biofilmu na biomateriałach używanych w chirurgii przepuklin. Celem pracy była ocena wpływu glukozy na tworzenie biofilmu na powierzchni monofilamentowej siatki polipropylenowej. MATERIAŁ I METODY Szczepy bakterii. Badanie przeprowadzono z użyciem 70 szczepów Staphylococcus aureus oraz 70 szczepów Escherichia coli z kolekcji Katedry i Zakładu Mikrobiologii

Nr 1 Wpływ glukozy na tworzenie biofilmu przez S. aureus i E. coli 21 Collegium Medicum im. L. Rydygiera w Bydgoszczy Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu, izolowanych w latach 2008 2009 z wymazów z rany oraz próbek ropy od chorych hospitalizowanych w Klinice Chirurgii Ogólnej i Endokrynologicznej, Klinice Chirurgii Ogólnej i Naczyń oraz Klinice Transplantologii i Chirurgii Ogólnej Szpitala Uniwersyteckiego nr 1 im. dr A. Jurasza w Bydgoszczy. W identyfikacji szczepów S. aureus brano pod uwagę morfologię kolonii na podłożu Columbia Agar z dodatkiem 5% krwi baraniej (Becton Dickinson), obecność koagulazy związanej (ang. clumping factor) i/lub wolnej, a w przypadkach wymagających weryfikacji wyniki reakcji biochemicznych zawartych w testach ID32 Staph (biomérieux). Pałeczki E. coli identyfikowano uwzględniając morfologię kolonii na podłożu MacConkey Agar (Becton Dickinson) oraz wyniki reakcji biochemicznych z testów ID32 E (biomérieux). Do badania wykorzystano izolaty pochodzące od różnych pacjentów oraz różniące się wzorem DNA chromosomalnego w obrębie gatunku, co sprawdzono w badaniach wstępnych za pomocą elektroforezy w zmiennym polu elektrycznym (Pulsed-Field Gel Electrophoresis, PFGE). Ocena wpływu glukozy na tworzenie biofilmu. Badanie wykonano zmodyfikowaną metodą jakościową, opartą na redukcji bezbarwnego chlorku 2,3,5-trójfenylotetrazoliowego (TTC) (POCH) do czerwonego formazanu prowadzoną przez metabolicznie aktywne bakterie (17). Sporządzano zawiesinę bakteryjną o gęstości 0,5 według skali MacFarlanda w probówkach zawierających 4 ml podłoża MHB (Mueller-Hinton Broth, Becton-Dickonson) z glukozą (BTL) o stężeniach 0,1% i 0,2% oraz podłoże MHB bez glukozy (kontrola). Do uzyskanych mieszanin wprowadzano sterylne fragmenty monofilamentowej siatki polipropylenowej (Tricomed) o wymiarach 2 x 1 cm i inkubowano przez 72 godziny w temperaturze 37ºC w atmosferze tlenowej, wymieniając płyn hodowlany na nowe jałowe podłoże (odpowiednio z lub bez glukozy) co 24 godziny. Następnie fragmenty implantów przemywano buforowanym roztworem 0,9% chlorku sodu (Phosphate Bufferd Saline, PBS) o ph 7,2 i umieszczano w 4 ml jałowego podłoża MHB z dodatkiem 20 ml 1% roztworu chlorku 2,3,5-trójfenylotetrazoliowego. Po 24 godzinnej inkubacji w temperaturze 37ºC w atmosferze tlenowej oceniano powstawanie biofilmu według umownie przyjętej skali: 0 brak tworzenia biofilmu, 1 słabe tworzenie biofilmu, 2 silne tworzenie biofilmu, 3 bardzo silne tworzenie biofilmu. Badanie dla każdego szczepu wykonano w trzech powtórzeniach. Wpływ glukozy na tworzenie biofilmu oceniano również zmodyfikowaną metodą ilościową zastosowaną przez Saygun i wsp. (19), w której fragmenty monofilamentowej siatki polipropylenowej z biofilmem powstałym w wyniku przeprowadzenia takiej samej procedury jak w w/w metodzie jakościowej przemywano PBS o ph 7,2 i wytrząsano (1100 rpm) w 1 ml 0,5% roztworu saponiny przez 2 minuty (15). Następnie wykonywano seryjne 10-krotne rozcieńczenia uzyskanej zawiesiny i wysiewano po 100 ml na trzy szalki Petriego z agarem tryptozowo-sojowym (Trypticase Soy Agar, TSA) dla każdego rozcieńczenia w każdych warunkach, tj. z glukozą w stężeniu 0,1% i 0,2% oraz bez glukozy (kontrola). Po 24-godzinnej inkubacji w temperaturze 37ºC w atmosferze tlenowej wynik (średnia z trzech pomiarów dla danego rozcieńczenia) przedstawiano w postaci liczby jednostek tworzących kolonie na mililitr zawiesiny (j.t.k. x ml -1 ). Statystyczna analiza wyników. Analizę statystyczną przeprowadzono z użyciem programu statystycznego Statistica 10.0 (StatSoft Polska). Współzależność zmiennych o charakterze jakościowym badano testem nieparametrycznym chi kwadrat. Analizę staty-

22 A. Reśliński, S. Dąbrowiecki Nr 1 styczną dla zmiennych ilościowych o rozkładzie różnym od normalnego wykonano testem nieparametrycznym ANOVA Friedmana dla prób zależnych. Analizę statystyczną różnic między poszczególnymi grupami wykonano testem post hoc. Za statystycznie istotne przyjęto prawdopodobieństwo testowe p 0,05. WYNIKI Wyniki badania wpływu glukozy na tworzenie biofilmu przez S. aureus i E. coli metodą jakościową przedstawiono w tabeli I. Po inkubacji w podłożu MHB wszystkie badane izolaty tworzyły biofilm na powierzchni monofilamentowej siatki polipropylenowej. Efektem inkubacji szczepów S. aureus w podłożach zawierających różne stężenia glukozy był istotny statystycznie (p<0,005) wzrost odsetka szczepów tworzących biofilm bardzo silnie z 5,7% (kontrola) do 14,3% (podłoże z glukozą o stężeniu 0,1%) i 25,7% (podłoże z glukozą o stężeniu 0,2%). Natomiast w wyniku inkubacji pałeczek E. coli w podłożach zawierających glukozę odnotowano znamienny statystycznie (p<0,05) spadek odsetka szczepów bardzo silnie tworzących biofilm z 5,7% (kontrola) do 4,3% (podłoże z glukozą o stężeniu 0,1%) i 1,4% (podłoże z glukozą o stężeniu 0,2%). Stwierdzono wzrost odsetka szczepów słabo tworzących biofilm z 27,1% (kontrola) do 35,7% (podłoże z glukozą o stężeniu 0,1%) i 51,4% (podłoże z glukozą o stężeniu 0,2%). Tabela I. Wpływ glukozy na tworzenie biofilmu przez szczepy S. aureus i E. coli ocena metodą redukcji TTC S. aureus (n=70) E. coli (n=70) Tworzenie Kontrola 0,1% Glu 0,2% Glu Kontrola 0,1% Glu 0,2% Glu biofilmu N % N % N % N % N % N % Słabe 0 0,0 0 0,0 0 0,0 19 27,1 25 35,7 36 51,4 Silne 66 94,3 60 85,7 52 74,3 47 67,2 42 60,0 33 47,2 Bardzo silne 4 5,7 10 14,3 18 25,7 4 5,7 3 4,3 1 1,4 (Glu glukoza, N liczba szczepów, % - odsetek szczepów) W badaniu metodą ilościową wartości mediany j.t.k x ml -1 izolowanych z biofilmu utworzonego przez szczepy S. aureus w grupie kontrolnej oraz po inkubacji bakterii w podłożach z glukozą o stężeniu 0,1% i 0,2% wynosiły odpowiednio: 5,9 x 10 6, 6,9 x 10 6 i 8,0 x 10 6 (Ryc. 1). Różnice w uzyskanych wartościach były istotne statystycznie (p<0,001). Z biofilmu S. aureus powstałego na powierzchni monofilamentowej siatki po inkubacji w podłożu z dodatkiem 0,1% glukozy oraz po inkubacji w podłożu zawierającym glukozę o stężeniu 0,2% izolowano znamiennie więcej j.t.k. x ml -1 niż z biofilmu z grupy kontrolnej (p<0,05). Nie odnotowano istotnych statystycznie różnic w liczbie j.t.k. x ml -1 uzyskiwanych z biofilmu utworzonego przez szczepy S. aureus po inkubacji w podłożu z glukozą o stężeniu 0,1% oraz 0,2%. Wartość mediany j.t.k. x ml -1 izolowanych z biofilmu utworzonego przez pałeczki E. coli na powierzchni badanego biomateriału wynosiła 2,9 x 10 6 w grupie kontrolnej, a dla izolatów inkubowanych w podłożach zawierających glukozę w stężeniu 0,1% i 0,2% odpowiednio 1,2 x 10 6 oraz 6,8 x 10 5 (Ryc. 2). Różnice w uzyskanych wartościach były istotne statystycznie

Nr 1 Wpływ glukozy na tworzenie biofilmu przez S. aureus i E. coli 23 16,0 14,0 12,0 x 10 7 j.t.k. x ml -1 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 Kontrola 0,1% Glukoza 0,2% Glukoza Mediana 25%-75% Min-Maks Ryc. 1. Wpływ glukozy na tworzenie biofilmu przez szczepy S. aureus (n=70) ocena metodą ilościową Ryc. 1. Wp ływ glukozy na tworzenie biofilmu przez szczepy S. aureus (n=70) ocena metodą ilościową 6,0 5,0 4,0 x 10 7 j.t.k. x ml -1 3,0 2,0 1,0 0,0 Kontrola 0,1% Glukoza 0,2% Glukoza Mediana 25%-75% Min-Maks Ryc. 2. Wpływ glukozy na tworzenie biofilmu przez szczepy E. coli (n=70) ocena metodą ilościową Ryc. 2. Wpływ glukozy na tworzenie biofilmu przez szczepy E. coli (n=70) ocena metodą ilościową (p<0,0001). Z biofilmu utworzonego przez pałeczki E. coli po inkubacji w podłożu z dodatkiem 0,2% glukozy uzyskiwano znamiennie mniej j.t.k. x ml -1 niż z biofilmu powstałego po inkubacji bakterii w podłożu zawierającym glukozę w stężeniu 0,1% oraz z biofilmu z grupy kontrolnej (p<0,01). Nie stwierdzono istotnej statystycznie różnicy w liczbie j.t.k. x ml -1 uzyskiwanych z biofilmu utworzonego przez badane szczepy po inkubacji w podłożu z glukozą o stężeniu 0,1% oraz z biofilmu z grupy kontrolnej.

24 A. Reśliński, S. Dąbrowiecki Nr 1 DYSKUSJA W pracy oceniano wpływ glukozy w stężeniu 0,1% oraz 0,2% na tworzenie biofilmu przez szczepy S. aureus i E. coli na powierzchni monofilamentowej siatki wykonanej z polipropylenu, biomateriału najczęściej stosowanego w chirurgii przepuklin (7). Badanie zarówno metodą jakościową jaki i ilościową wykazało, że glukoza zwiększa tworzenie biofilmu przez S. aureus, natomiast ogranicza ten proces u pałeczek E. coli, przy czym różnice istotne statystycznie w metodzie ilościowej obserwowano przy stężeniu 0,2%. Silniejsze tworzenie biofilmu przez bakterie S. aureus pod wpływem glukozy obserwowali także inni badacze (3,20). Prawdopodobnie jest to efekt represji systemu quorum sensing agr na skutek fermentacji glukozy obecnej w podłożu powodującej obniżenie wartości ph, co z kolei przyczynia się do zmniejszenia ekspresji locus agr (16). Locus agr pozytywnie reguluje transkrypcję takich genów, jak: hld, kodujący δ-toksynę o właściwości podobnych do surfaktantu czy splabcdef i aur, kodujące odpowiednio proteazy serynowe i metaloproteazę aureolizynę, biorące udział w dyspersji (1,5,23). Natomiast genami regulowanymi negatywnie przez locus agr są, m.in.: spa, kodujący białko A, odpowiedzialne za agregację bakteryjną oraz fnba i fnbb, kodujące białka wiążące fibronektynę, biorące udział w adhezji międzykomórkowej (5,10,18). Można zatem przypuszczać, że silniejsze tworzenie biofilmu przez szczepy S. aureus pod wpływem glukozy na powierzchni monofilamentowej siatki polipropylenowej było efektem represji systemu agr, która spowodowała zmniejszone wytwarzanie δ-toksyny i proteaz oraz zwiększoną syntezę białek: A, FnBA i FnBB. Być może zwiększone tworzenie biofilmu przez szczepy S. aureus w obecności glukozy było wynikiem aktywacji genu ccpa, kodującego białko kontroli metabolicznej Ccpa (catabolite control protein A). Według Seidl i wsp. (20) białko to zwiększa transkrypcję operonu ica i wytwarzanie adhezyny PIA. W przypadku pałeczek E. coli badania własne wykazały, odmienny niż u szczepów S. aureus, wpływ glukozy na tworzenie biofilmu. Na podstawie oceny metodą jakościową i ilościową stwierdzono, że glukoza o stężeniu 0,2% znamiennie hamuje ten proces. Podobny wpływ tego węglowodanu obserwowali także inni badacze (4,13,24). Odmienne wyniki uzyskali Cerca i Jefferson (2), którzy odnotowali zwiększone tworzenie biofilmu przez E. coli w wyniku inkubacji w podłożu zawierającym glukozę. Mogło to być spowodowane właściwościami badanych szczepów bakterii, większym stężeniem glukozy zastosowanym przez wymienionych autorów czy metodą badania. Zdaniem Jackson i wsp. (13) hamujący wpływ glukozy na tworzenie biofilmu przez E. coli jest efektem represji katabolicznej. Glukoza powoduje obniżenie wewnątrzkomórkowego poziomu camp oraz zmniejszenie ilości receptorów dla camp (camp Receptor Protein, CRP), czego efektem jest obniżenie poziomu kompleksu camp-crp w komórce (11). Kompleks ten aktywuje, m.in. ekspresję genów operonu fhldc, kodujących białka rzęsek i fimbrii (13,21). Ponadto, może również regulować ekspresję genu ycfr, kodującego białko YcfR, które poprzez zwiększenie syntezy indolu, zmniejszenie hydrofobowości powierzchni komórki oraz agregacji komórkowej, hamuje tworzenie biofilmu (24). Obserwowane w badaniach własnych zmniejszone tworzenie biofilmu przez E. coli na powierzchni monofilamentowej siatki polipropylenowej pod wpływem glukozy mogło być również efektem represji katabolicznej niezależnej od camp (4), w której uczestniczą białka CreC, RpoS (9) i CsrA (12). Glukoza zmniejsza ekspresję genu crec, kodującego

Nr 1 Wpływ glukozy na tworzenie biofilmu przez S. aureus i E. coli 25 białko indukujące tworzenie biofilmu, zwiększa natomiast ekspresję genu crsa odpowiedzialnego za białko hamujące ten proces (4) oraz genu rpos, kodującego czynnik sigma RpoS negatywnie regulujący ekspresję genów operonu lsr (4). WNIOSKI Glukoza w stężeniu 0,1% i 0,2% zwiększa tworzenie biofilmu przez szczepy S. aureus na powierzchni monofilamentowej siatki polipropylenowej, natomiast w stężeniu 0,2% ogranicza ten proces u pałeczek E. coli. PODZIĘKOWANIA Autorzy pracy składają serdeczne podziękowania Pani Profesor Eugenii Gospodarek, kierownikowi Katedry i Zakładu Mikrobiologii Collegium Medicum im. Ludwika Rydygiera w Bydgoszczy Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu za umożliwienie przeprowadzenia badań. PIŚMIENNICTWO 1. Boles BR, Horswill AR. Agr-mediated dispersal of Staphylococcus aureus biofilms. PLoS Pathog 2008; 4: e1000052 2. Cerca N, Jefferson KK. Effect of growth conditions on poly-n-acetylglucosamine expression and biofilm formation in Escherichia coli. FEMS Microbiol Lett 2008; 283: 36-41 3. Croes S, Deurenberg RH, Boumans ML i inni. Staphylococcus aureus biofilm formation at the physiologic glucose concentration depends on the S. aureus lineage. BMC Microbiol 2009; 9: 229 4. Domka J, Lee J, Wood TK. YliH (BssR) and YceP (BssS) regulate Escherichia coli K-12 biofilm formation by influencing cell signaling. Appl Environ Microbiol 2006; 72: 2449-59 5. Dunman PM, Murphy E, Haney S i inni. Transcription profiling-based identification of Staphylococcus aureus genes regulated by the agr and/or sara loci. J Bacteriol 2001; 183: 7341-53 6. Engelsman AF, van der Mei HC, Busscher HJ, Ploeg RJ. Morphological aspects of surgical meshes as a risk factor for bacterial colonization. Br J Surg 2008; 95: 1051-9 7. Engelsman AF, van der Mei HC, Ploeg RJ, Busscher HJ. The phenomenon of infection with abdominal wall reconstruction. Biomaterials 2007; 28: 2314-27 8. Faccio DR, Pereira-Cenci T, Cenci MS i inni. In vivo biofilm formation on a soft denture liner in elderly patients with controlled diabetes. Gerodontology 2012; 29: e143-6 9. Hardie KR, Cooksley C, Green AD, Winzer K. Autoinducer 2 activity in Escherichia coli culture supernatants can be actively reduced despite maintenance of an active synthase, LuxS. Microbiology 2003; 149: 715-28 10. Heilmann C. Adhesion mechanisms of staphylococci. Adv Exp Med Biol 2011, 715: 105-23 11. Ishizuka H, Hanamura A, Kunimura T, Aiba H. A lowered concentration of camp receptor protein caused by glucose is an important determinant for catabolite repression in Escherichia coli. Mol Microbiol 1993; 10: 341-50 12. Jackson DW, Simecka JW, Romeo T. Catabolite repression of Escherichia coli biofilm formation. J Bacteriol 2002; 184: 3406-10 13. Jackson DW, Suzuki K, Oakford L i inni. Biofilm formation and dispersal under the influence of the global regulator CsrA of Escherichia coli. J Bacteriol 2002; 184: 290-301

26 A. Reśliński, S. Dąbrowiecki Nr 1 14. Karatan E, Watnick P. Signals, regulatory networks, and materials that build and break bacterial biofilms. Microbiol Mol Biol Rev 2009; 73: 310-47 15. Kwiecińska-Piróg J, Bogiel T, Gospodarek E. Porównanie dwiema metodami tworzenia biofilmu przez pałeczki Proteus mirabilis na powierzchni różnych biomateriałów. Med. Dośw Mikrobiol 2011; 63:131-8 16. Regassa LB, Novick RP, Betley MJ. Glucose and nonmaintained ph decrease expression of the accessory gene regulator (agr) in Staphylococcus aureus. Infect Immun 1992; 60: 3381-8 17. Różalska B, Sadowska B, Więckowska M, Rudnicka W. Wykrywanie biofilmu bakteryjnego na biomateriałach medycznych. Med Dośw Mikrobiol 1998; 50: 115-22 18. Saravia-Otten P, Müller HP, Arvidson S. Transcription of Staphylococcus aureus fibronectin binding protein genes is negatively regulated by agr and an agr-independent mechanism. J Bacteriol 1997; 179: 5259-63 19. Saygun O, Agalar C, Aydinuraz K i inni. Gold and gold-palladium coated polypropylene grafts in a S. epidermidis wound infection model. J Surg Res 2006; 131: 73-9 20. Seidl K, Goerke C, Wolz C i inni. Staphylococcus aureus CcpA affects biofilm formation. Infect Immun 2008; 76: 2044-50 21. Shalá AA, Restrepo S, González Barrios AF. A network model for biofilm development in Escherichia coli K-12. Theor Biol Med Model 2011, 8: 34 22. Tolino MJ, Tripoloni DE, Ratto R, García MI. Infections associated with prosthetic repairs of abdominal wall hernias: pathology, management and results. Hernia 2009, 13: 631-7 23. Vuong C, Saenz HL, Götz F, Otto M. Impact of the agr quorum-sensing system on adherence to polystyrene in Staphylococcus aureus. J Infect Dis 2000, 182: 1688-93 24. Zhang XS, García-Contreras R, Wood TK. YcfR (BhsA) influences Escherichia coli biofilm formation through stress response and surface hydrophobicity. J Bacteriol 2007, 189: 3051-62 25. Zuroff TR, Bernstein H, Lloyd-Randolfi J i inni. Robustness analysis of culturing perturbations on Escherichia coli colony biofilm beta-lactam and aminoglycoside antibiotic tolerance. BMC Microbiol 2010, 10: 185 Otrzymano: 25 II 2013 r. Adres Autora: 85-094 Bydgoszcz, ul. M. Curie-Skłodowskiej 9, Katedra i Klinika Chirurgii Ogólnej i Endokrynologicznej Collegium Medicum w Bydgoszczy, Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu