ČASOPIS ČESKÉ FARMACEUTICKÉ SPOLEČNOSTI A SLOVENSKÉ FARMACEUTICKÉ SPOLEČNOSTI

Čes. slov. farm. 2018, 67(3):107-112 | DOI: 10.36290/csf.2018.015

Biosurfaktanty a ich úloha v inhibícii biofilm tvoriacich patogénnych baktérií

Karolína Englerová1,*, Radomíra Nemcová1, Eva Styková2
1 Univerzita veterinárskeho lekárstva a farmácie, Košice, SR
2 Klinika koní, Univerzita veterinárskeho lekárstva a farmácie, Košice, SR

Rezistencia patogénnych baktérií je v dnešnej dobe jedným z hlavných medicínskych problémov. Väčšina mikrobiálnych infekcií má základ v tvorbe biofilmov, ktoré sú významným rezervoárom patogénov. Táto práca sa zaoberá antibiofilmovou a antimikrobiálnou aktivitou biosurfaktantov z črevných laktobacilov a baktérií izolovaných zo vzoriek mora. Biosurfaktanty (BS) izolované z kmeňov L. fermentum 2I3, L. fermentum B2/6, L. reuteri SL16, L. reuteri B6/1, S. luteola 3/22, Brevibacillus sp. 4/9, Brevibacillus sp. 2/30 a B. amyloliquefaciens 1/6K signifikantne (p < 0,001) inhibovali tvorbu biofilmu u S. aureus CCM 3953 a P. mirabilis CCM 7188, pričom výraznejšia inhibícia bola detegovaná v prípade BS morských baktérií oproti laktobacilovým BS. Výsledky naznačujú, že mechanizmus antibiofilmového efektu laktobacilových BS voči obidvom referenčným kmeňom je rovnaký a nie je výsledkom ich antimikrobiálneho pôsobenia. Naproti tomu, mechanizmus antibiofilmového efektu BS získaných z morských baktérií je pravdepodobne závislý od vlastností použitého referenčného kmeňa.

Klíčová slova: biosurfaktanty; biofilm; patogény; inhibícia

Biosurfactants and their role in the inhibition of the biofilmforming pathogens

Resistance of pathogenic bacteria is currently one of the major medical problems. Most microbial infections are based on the formation of biofilms, which are a significant reservoir of pathogens. The aim of this study is to determine the antibiofilm and antimicrobial activity of biosurfactants isolated from intestinal lactobacilli and marine bacteria. Biosurfactants (BS) isolated from the strains L. fermentum 2I3, L. fermentum B2/6, L. reuteri SL16, L. reuteri B6/1, S. luteola 3/22, Brevibacillus sp. 4/9, Brevibacillus sp. 2/30 and B. amyloliquefaciens 1/6K significantly (p < 0.001) inhibited the biofilm formation of S. aureus CCM 3953 and P. mirabilis CCM 7188, with higher inhibition detected in BS of marine bacteria when compared to BS isolated from lactobacilli. The results suggest that the mechanism of the antibiofilm effect of BS isolated from lactobacilli against both the reference strains is the same and it is not the result of their antimicrobial action. In contrast, the mechanism of the antibiotic effect of BS isolated from marine bacteria probably depends on the properties of the indicator strain.

Keywords: biosurfactants; biofilm; pathogens; inhibition
Grants and funding:

Práca vznikla za podpory Agentúry na podporu výskumu a vývoja na základe zmluvy č. APVV-15-0377, č. APVV-16-0203 a projektu VEGA 1/0081/17.

Vloženo: 28. květen 2018; Přijato: 10. červenec 2018; Zveřejněno: 1. březen 2018  Zobrazit citaci

ACS AIP APA ASA Harvard Chicago Chicago Notes IEEE ISO690 MLA NLM Turabian Vancouver
Englerová K, Nemcová R, Styková E. Biosurfaktanty a ich úloha v inhibícii biofilm tvoriacich patogénnych baktérií. Čes. slov. farm. 2018;67(3):107-112. doi: 10.36290/csf.2018.015.
Sdílet...
Stáhnout citaci
  • BibTeX (.bib)
  • Bookends (.ris)
  • EasyBib (.ris)
  • EndNote (.enw)
  • EndNote 8 (.xml)
  • ISI WoS (.isi)
  • Medlars (.medlars)
  • Mendeley (.ris)
  • MODS (.xml)
  • Papers (.ris)
  • RefWorks (.txt)
  • RefManager (.ris)
  • RIS (.ris)
  • MS Word (.xml)
  • Zotero (.ris)
    • Zobrazit celý článek

    Reference

    1. Donlan R. M., Costerton J. W. Biofilms, survival mechanisms of clinically relevant microorganisms. Clin. Microbiol. Rev. 2002; 15, 167-193. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    2. Kurtz S., et al. Projections of primary and revision hip and knee arthroplasty in the United States from 2005 to 2030. J. Bone Joint Surg. Am. 2007; 89, 780-785. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    3. Hamilton H., Jamieson J. Deep infection in total hip arthroplasty. Can. J. Surg. 2008; 51, 111-117.
    4. Fracchia L., et al. Potential therapeutic applications of microbial surface-activecompounds. AIMS Bioeng. 2015; 2, 144-162. Přejít k původnímu zdroji...
    5. Chung P. Y., Toh Y. S. Anti-biofilm agents: recent breakthrough against multi-drug resistant Staphylococcus aureus. Pathog. Dis. 2014; 70, 231-239. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    6. Jennings E. M., Tanner R. S. Biosurfactant-producing bacteria found in contaminated and uncontaminated soils. Proceedings of the 2000 Conference on Hazardous Waste Research. 2000; 306, 299-306.
    7. Rangarajan V., Ramkrishna S. An inexpensive strategy for facilitated recovery of metals and fermentation products by foam fractionation process. Colloids Surf. B. 2013; 104, 99-106. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    8. Gudiña E. J., et al. Antimicrobial and antiadhesive properties of a biosurfactant isolated from Lactobacillus paracasei ssp. paracasei A20. Lett. Appl. Microbiol. 2010; 50(4), 419-424. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    9. Morikawa M., Hirata Y., Imanaka T. A study on the structure-function relationship of the lipopeptide biosurfactants. Biochim. Biophys. Acta 2000; 1488, 211-218. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    10. O'Toole G. A. et al. Genetic approaches to study of biofilms. Methods Enzymol. 1999; 310, 91-109. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    11. Santos D. K. F. et al. Biosurfactants: multifunctional biomolecules of the 21st century. Int. J. Mol. Sci. 2016; 17, 401. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    12. Gudiña E. J., Teixeira J. A., Rodrigues L. R. Biosurfactants produced by marine microorganisms with therapeutic applications. Mar. Drugs. 2016; 14, E38. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    13. Satpute S. K., et al. Multiple roles of biosurfactants in biofilms. Curr. Pharm. Des. 2016; 22, 429-448. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    14. Madhu A. N., Prapulla S. G. Evaluation and functional characterization of a biosurfactant produced by Lactobacillus plantarum CFR 2194. Appl. Biochem. Biotechnol. 2014; 172, 1777-1789. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    15. Sharma D., et al. Production and structural characterization of Lactobacillus helveticus derived biosurfactant. The Scientific World J. 2014; 1-9. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    16. Moldes A. B., et al. Partial characterization of biosurfactant from Lactobacillus pentosus and comparison with sodium dodecyl sulphate for the bioremediation of hydrocarbon contaminated soil. BioMed. Res. Int. 2013; 1-9. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    17. Satpute S. K., et al. Biosurfactants from Lactobacilli species: properties, challenges and potential biomedical applications. J. Basic Microbiol. 2016; 56, 1-19. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    18. Walter V., Syldatk C., Hausmann R. Screening concepts for the isolation of biosurfactant producing microorganisms. Adv. Exp. Med. Biol. 2010; 672, 1-13. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    19. Płaza G. A., Zjawiony I., Banat I. M. Use of different methods for detection of thermophilic biosurfactant-producing bacteria from hydrocarbon-contaminated and bioremediated soils. J. Petrol. Sci. Eng. 2006; 50, 71-77. Přejít k původnímu zdroji...
    20. Sambanthamoorthy K. et al. Antimicrobial and antibiofilm potential of biosurfactants isolated from lactobacilli against multi-drug-resistant pathogens. BMC Microbiol. 2014; 14(1), 197. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    21. Fracchia L., et al. Lactobacillus-derived biosurfactant inhibits biofilm formation of human pathogenic Candida albicans biofilm producers. In: Mendez Vilas A (ed.) Current Research, Technology and Education Topics in Applied Microbiology and Microbial Biotechnology; Spain, 2010; 827-837.
    22. Femi-Ola T. O., et al. Isolation and screening of biosurfactant bacteria from soil contaminated with domestic waste water. Brit. J. Environ. Sci. 2015; 3(1), 58-63.
    23. Lin S. Biosurfactants: Recent advances. J. Chem. Tech. Biotech. 1996; 66(2), 109-120. Přejít k původnímu zdroji...
    24. Rodrigues L., et al. Biosurfactants: potential applications in medicine. J. Antimicrob. Chemother. 2006; 57(4), 609-618. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    25. Ciandrini E., et al. Characterization of biosurfactants produced by Lactobacillus. Appl. Microbiol. Biotechnol. 2016; 100(15), 6767-6777. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    26. Moryl M., et al. Antimicrobial, antiadhesive and antibiofilm potential of lipopeptides synthesised by Bacillus subtilis, on uropathogenic bacteria. Acta Biochim. Pol. 2015; 62(4), 725-732. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    27. Loiseau C., et al. Surfactin from Bacillus subtilis displays an unexpected anti-Legionella activity. Appl. Microbiol. Biotechnol. 2015; 99(12), 5083-5093. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    28. Padmavathi A. R., Pandian S. K. Antibiofilm activity of biosurfactant producing coral associated bacteria isolated from Gulf of Mannar. Indian J. Microbiol. 2014; 54(4), 376-382. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    29. Kiran G. S., Sabarathnam B., Selvin J. Biofilm disruption potential of a glycolipid biosurfactant from marine Brevibacterium casei. FEMS Immunol. Med. Microbiol. 2010; 59, 432-438. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    30. Hassan S. S., Mohammad F. R. Effect of biosurfactant extracted from Bacillus sp. on biofilm formation by some pathogenic bacteria. World J. Exp. Biosci. 2015; 3, 139-145.
    31. Carrillo C., et al. Molecular mechanism of membrane permeabilization by the peptide antibiotic surfactin. Biochim. Biophys. Acta 2003; 1611(1), 91-97. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    32. Vesterlund S., et al. Staphylococus aureus adheres to human intestinal mucus but can be displaced by certain lactic acid bacteria. Microbiology 2006; 152, 1819-1826. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    33. Walencka E., et al. The Influence of Lactobacillus acidophilus-derived surfactants on staphylococcal adhesion and biofilm formation. Folia Microbiol. 2008; 53, 61-66. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    34. Banat I. M., De Rienzo M. A. D., Quinn G. A. Microbial biofilms: Biosurfactants as antibiofilm agents. Appl. Microbiol. Biotechnol. 2014; 98, 9915-9929. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    35. Saravanakumari P., Mani K. Structural characterization of a novel xylolipid biosurfactant from Lactococcus lactis and analysis of antibacterial activity against multi-drug resistant pathogens. Bioresour. Technol. 2010; 101(22), 8851-8854. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    36. Das P., Mukherjee S., Sen R. Antiadhesive action of a marine microbial surfactant. Colloids Surf. B. 2009; 71(2), 183-186. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    37. Bernat P. et al. Lipid composition in a strain of Bacillus subtilis, a producer of iturin A lipopeptides that are active against uropathogenic bacteria. World J. Microbiol. Biotechnol. 2016; 32(10), 157. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    38. Das P., Mukherjee S., Sen R. Antimicrobial potential of a lipopeptide biosurfactant derived from a marine Bacillus circulans. J. Appl. Microbiol. 2008; 104, 1675-1684. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    39. Kitamoto D., et al. Surface-active propertiesand antimicrobial activities of mannosylerythritol lipids asbiosurfactants produced by Candida antarctica. J. Biotechnol. 1993; 29, 91-96. Přejít k původnímu zdroji...
    40. Singh P., Cameotra S. S. Potential applications ofmicrobial surfactants in biomedical sciences. Trends Biotechnol. 2004; 22, 142-146. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...

    Zpět na obsah


    Česká a slovenská farmacie

    Vážená paní, pane,
    upozorňujeme Vás, že webové stránky, na které hodláte vstoupit, nejsou určeny široké veřejnosti, neboť obsahují odborné informace o léčivých přípravcích, včetně reklamních sdělení, vztahující se k léčivým přípravkům. Tyto informace a sdělení jsou určena výhradně odborníkům dle §2a zákona č.40/1995 Sb., tedy osobám oprávněným léčivé přípravky předepisovat nebo vydávat (dále jen odborník).
    Vezměte v potaz, že nejste-li odborník, vystavujete se riziku ohrožení svého zdraví, popřípadě i zdraví dalších osob, pokud byste získané informace nesprávně pochopil(a) či interpretoval(a), a to zejména reklamní sdělení, která mohou být součástí těchto stránek, či je využil(a) pro stanovení vlastní diagnózy nebo léčebného postupu, ať už ve vztahu k sobě osobně nebo ve vztahu k dalším osobám.

    Prohlašuji:

    1. že jsem se s výše uvedeným poučením seznámil(a),
    2. že jsem odborníkem ve smyslu zákona č.40/1995 Sb. o regulaci reklamy v platném znění a jsem si vědom(a) rizik, kterým by se jiná osoba než odborník vstupem na tyto stránky vystavovala.

    Ne
    Ano

    Pokud vaše prohlášení není pravdivé, upozorňujeme Vás,
    že se vystavujete riziku ohrožení svého zdraví, popřípadě i zdraví dalších osob.