بررسی اثر باکتری پروبیوتیک E. coli Nissle 1917 بر شکل‌گیری بیوفیلم ناشی از سویه‌های بالینی سودوموناس آئروژینوزا و ارزیابی بیان ژن‌های algD و PpyR

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان

1 زیست شناسی سلولی مولکولی و میکروبیولوژی, دانشکده علوم و فناوری های نوین, دانشگاه آزاد اسلامی واحد عوم پزشکی تهران,تهران,ایران

2 گروه زیست شناسی سلولی مولکولی و میکروبیولوژی, دانشکده علوم و فناوری های نوین, دانشگاه آزاد اسلامی واحد عوم پزشکی تهران,تهران,ایران

چکیده


Pseudomonas aeruginosa یکی از مهم ترین عوامل عفونت در پزشکی محسوب می­شود, که در سال­های اخیر جز باکتری های مقاوم به آنتی­بیوتیک­ها شناخته شده است. یکی از استراتژی­های اصلی مقاومت این باکتری در برابر آنتی­بیوتیک­ها بیان دو ژن algD و PpyR به منظور تشکیل بیوفیلم می­باشد. همچنین در سال­های اخیر نشان داده شده است،استفاده از میکروارگانیسم­ها از جمله پروبیوتیک­ها یکی از رو­ش­های مهار باکتری­های پاتوژن است. از این رو ، در این مطالعه به منظور جلوگیری از تشکیل بیوفیلم ناشی از باکتری P. aeruginosa از باکتری پروبیوتیک E.coli Nissle 1917(EcN) به عنوان یک گزینه­ی درمانی جدید استفاده شد.از آن جا که ارتباط مستقیمی میان مقاومت آنتی­بیوتیکی و بیوفیلم­زایی وجود دارد، سویه­هایی با بیش­ترین میزان مقاومت آنتی­بیوتیکی توسط تست آنتی­بیوگرام انتخاب شد . سپس جهت تعیین میزان بازدارندگی باکتری EcN در تشکیل بیوفیلم ناشی از باکتری P. aeruginosa تست بیوفیلم­زایی انجام شد و در انتها به منظورارزیابی بیان دو ژن کلیدی( algD و PpyR )دخیل در تشکیل بیوفیلم ، در حضور باکتری پروبیوتیکEcN از روش Real- time PCR استفاده شد. بر اساس نتایج تست بیوفیلم­زایی ، باکتری EcN اثر بازدارندگی بالایی در تشکیل بیوفیلم ناشی از باکتری P. aeruginosa نشان داد .همچنین در ارزیابی بیان دو ژن algD و PpyR در حضور پروبیوتیک EcN کاهش معنی­داری در بیان ژن PpyR نسبت به گروه کنترل مشاهده شد. نتایج این مطالعه نشان داد پروبیوتیک EcN می­تواند به عنوان یکی از گزینه­های درمانی جدید و مناسب در جهت کاهش بیوفیلم­زایی P. aeruginosa عمل نماید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


1. Rocha AJ, Barsottini MRdO, Rocha RR, Laurindo MV, Moraes FLLd, Rocha SLd. 2019; Pseudomonas aeruginosa: virulence factors and antibiotic resistance genes. Brazilian Archives of Biology and Technology.;62.
2. Ghazalibina M, Morshedi K, Farahani RK, Babadi M, Khaledi A. 2019 ;Study of virulence genes and related with biofilm formation in Pseudomonas aeruginosa isolated from clinical samples of Iranian patients; A systematic review. Gene Reports.;17:100471.
3. Newman1 JW, Floyd2 R, Fothergill1 JL. 2017;The contribution ofPseudomonas aeruginosavirulencefactors and host factors in the establishment ofurinary tract infections. FEMS Microbiology Letters.;364.
4. Attila C, Ueda A, Wood TK. 2008; PA2663 (PpyR) increases biofilm formation in Pseudomonas aeruginosa PAO1 through the psl operon and stimulates virulence and quorum-sensing phenotypes. Applied microbiology and biotechnology.;78(2):293-307.
5. Akutko K, Stawarski A. Probiotics, prebiotics and synbiotics in inflammatory bowel diseases. Journal of Clinical Medicine. 2021 Jun 2;10(11):2466.
6. Güttsches A-K, Löseke S, Zähringer U, Sonnenborn U, Enders C, Gatermann S, et al. 2012; Anti-inflammatory modulation of immune response by probiotic Escherichia coli Nissle 1917 in human blood mononuclear cells. Innate immunity.;18(2):204-16.
7. Høiby N, Bjarnsholt T, Moser C, Bassi G, Coenye T, Donelli G, et al. 2015;ESCMID guideline for the diagnosis and treatment of biofilm infections 2014. Clinical microbiology and infection.;21:S1-S25.
8. Fernández-Barat L, Ciofu O, Kragh KN, Pressler T, Johansen U, Motos A, et al. 2017; Phenotypic shift in Pseudomonas aeruginosa populations from cystic fibrosis lungs after 2-week antipseudomonal treatment. Journal of Cystic Fibrosis.;16(2):222-9.
9. Flemming H-C, Wingender J. 2010; The biofilm matrix. Nature reviews microbiology.;8(9):623-33.
10. Sionov RV, Steinberg D. Targeting the holy triangle of quorum sensing, biofilm formation, and antibiotic resistance in pathogenic bacteria. Microorganisms. 2022 Jun 16;10(6):1239.
11. Qin S, Xiao W, Zhou C, Pu Q, Deng X, Lan L, Liang H, Song X, Wu M. Pseudomonas aeruginosa: pathogenesis, virulence factors, antibiotic resistance, interaction with host, technology advances and emerging therapeutics. Signal Transduction and Targeted Therapy. 2022 Jun 25;7(1):199.
12. Vuotto C, Longo F, Donelli G. 2014; Probiotics to counteract biofilm-associated infections: promising and conflicting data. International journal of oral science.;6(4):189-94.
13. Shokri D, Khorasgani MR, Mohkam M, Fatemi SM, Ghasemi Y, Taheri-Kafrani A. 2018;The inhibition effect of lactobacilli against growth and biofilm formation of Pseudomonas aeruginosa. Probiotics and antimicrobial proteins.;10(1):34-42.
14. Yang J, Huang K, Qin S, Wu X, Zhao Z, Chen F. 2009;Antibacterial action of selenium-enriched probiotics against pathogenic Escherichia coli. Digestive diseases and sciences.;54(2):246-54.
15. Hancock V, Dahl M, Klemm P. 2010; Probiotic Escherichia coli strain Nissle 1917 outcompetes intestinalpathogens during biofilm formation. Journal of medical microbiology.;59(4):392-9.
16. Jiang Y, Kong Q, Roland KL, Wolf A, Curtiss III R. 2014;Multiple effects of Escherichia coli Nissle 1917 on growth, biofilm formation, and inflammation cytokines profile of Clostridium perfringens type A strain CP4. Pathogens and disease.;70(3):390-400.
17. Attila C. 2009 ;Identification of Pseudomonas aeruginosa via a poplar tree model.
18. Béatrice J, Maud P, Stéphane A, François C, Frédéric G, Benoit G, Marie-Odile H. Relative expression of Pseudomonas aeruginosa virulence genes analyzed by a real time RT-PCR method during lung infection in rats. FEMS microbiology letters. 2005 Feb 1;243(1):271-8.
19. Fusco A, Savio V, Stelitano D, Baroni A, Donnarumma G. The intestinal biofilm of pseudomonas aeruginosa and staphylococcus aureus is inhibited by antimicrobial peptides HBD-2 and HBD-3. Applied Sciences. 2021 Jul 18;11(14):6595.
20. Jaffe RI, Lane JD, Bates CW. Real‐time identification of Pseudomonas aeruginosa direct from clinical samples using a rapid extraction method and polymerase chain reaction (PCR). Journal of Clinical Laboratory Analysis. 2001 Apr;15(3):131-7.
21. Sonnenborn U. Escherichia coli strain Nissle 1917—from bench to bedside and back: history of a special Escherichia coli strain with probiotic properties. FEMS microbiology letters. 2016 Oct 1;363(19):fnw212.
22. Lee D-H, Kim BS, Kang S-S. Bacteriocin of Pediococcus acidilactici HW01 inhibits biofilm formation and virulence factor production by Pseudomonas aeruginosa. Probiotics and antimicrobial proteins. 2020;12(1):73-81.