DOI: https://doi.org/10.22263/2312-4156.2024.5.31
Т.Н. Лептеева, С.А. Сенькович, М.В. Масько, Е.Е. Булынская, А.Н. Угалев
Способность сыворотки крови пациентов с ревматоидным артритом и гнойно-воспалительными заболеваниями разрушать матрикс биопленки и подавлять метаболическую активность бактерий в нативной биопленке
Витебский государственный ордена Дружбы народов медицинский университет, г. Витебск, Республика Беларусь
Вестник ВГМУ. – 2024. – Том 23, №5. – С. 31-41.
Резюме.
Риск развития инфекционных процессов при ревматоидном артрите значительно повышен по сравнению со здоровыми людьми. Важную роль в развитии инфекций играют бактерии, существующие в составе биопленок. Исследование способности макроорганизма влиять на бактериальную биопленку может способствовать поиску новых прогностических биомаркеров инфекционного процесса при ревматоидном артрите.
Цель исследования – провести сравнительную оценку способности сывороток крови подавлять метаболическую активность бактерий нативной биопленки и разрушать экзополимерный матрикс биопленок у пациентов с ревматоидным артритом, гнойно-воспалительными заболеваниями и у здоровых лиц.
Материал и методы. Исследованы сыворотки крови 28 пациентов с ревматоидным артритом, 20 пациентов с гнойно-воспалительными заболеваниями и 48 здоровых лиц. Для оценки способности сыворотки крови подавлять метаболизм бактерий нативной биопленки и разрушать экополимерный матрикс использовались разработанные ранее методы.
Результаты. У пациентов с ревматоидным артритом и гнойно-воспалительными заболеваниями способность сыворотки подавлять метаболическую активность биопленок и разрушать матрикс биопленки была значительно ниже, чем у здоровых лиц (р<0,05). Тесты, основанные на определении способности сыворотки разрушать матрикс биопленки, позволяют разграничить пациентов с ревматоидным артритом и здоровых лиц (чувствительность – 92,86%, специфичность – 82,14%) а также пациентов с гнойно-воспалительными заболеваниями и здоровых лиц (чувствительность – 80,00%, специфичность – 80,00%).
Заключение. Установлена сниженная способность сыворотки крови пациентов с ревматоидным артритом и гнойно-воспалительными заболеваниями подавлять метаболическую активность бактерий нативной биопленки и разрушать экзополимерный матрикс биопленки. Требуются дальнейшие исследования в данном направлении для определения патогенетических механизмов и диагностического применения полученных данных.
Ключевые слова: ревматоидный артрит, гнойно-воспалительные заболевания, биопленка, метаболическая активность бактерий, экзополимерный матрикс биопленки.
Благодарность группа авторов выражает рецензентам и редакционной коллегии.
Источники финансирования: Исследование выполнено в рамках научно-исследовательской работы «Влияние гуморальных «факторов системы иммунитета на бактериальную биопленку» при финансовой поддержке гранта БРФФИ по договору от 02.05.2023 № М23М-108.
Литература
1. McInnes, I. B. The pathogenesis of rheumatoid arthritis / I. B. McInnes, G. Schett // N. Engl. J. Med. 2011 Dec. Vol. 365, N 23. P. 2205–2219. doi: 10.1056/NEJMra1004965
2. Ревматоидный артрит: социально-экономическая значимость и современные подходы к иммунопатогенетическому лечению / М. В. Волкова [и др.] // Вестн. ВГМУ. 2020. Т. 19, № 6. С. 20–30.
3. Клинический полиморфизм ревматоидного артрита в белорусской популяции пациентов / Е. В. Кундер [и др.] // Медицина. 2017. № 2. С. 63–68.
4. Кундер, Е. В. Полиморфизм ревматоидного артрита как основа персонализированной терапии заболевания / Е. В. Кундер, М. В. Волкова // Лечеб. дело. 2017. № 1. С. 57–64.
5. Edwards, C. J. Early environmental factors and rheumatoid arthritis / C. J. Edwards, C. Cooper // Clin. Exp. Immunol. 2006 Jan. Vol. 143, N 1. P. 1–5. doi: 10.1111/j.1365-2249.2005.02940.x
6. Gene-gene and gene-environment interactions involving HLA-DRB1, PTPN22, and smoking in two subsets of rheumatoid arthritis / H. Kallberg [et al.] // Am. J. Hum. Genet. 2007 May. Vol. 80, N 5. P. 867–875. doi: 10.1086/516736
7. Scher, J. U. Microbiome in Inflammatory Arthritis and Human Rheumatic Diseases / J. U. Scher, D. R. Littman, S. B. Abramson // Arthritis Rheumatol. 2016 Jan. Vol. 68, N 1. P. 35–45. doi: 10.1002/art.39259
8. Microbiota-Dependent Involvement of Th17 Cells in Murine Models of Inflammatory Arthritis / H. Evans-Marin [et al.] // Arthritis Rheumatol. 2018 Dec. Vol. 70, N 12. P. 1971–1983. doi: 10.1002/art.40657
9. Specific autoantibodies precede the symptoms of rheumatoid arthritis: a study of serial measurements in blood donors / M. M. J. Nielen [et al.] // Arthritis Rheum. 2004 Feb. Vol. 50, N 2. P. 380–386. doi: 10.1002/art.20018
10. Oral microbial dysbiosis linked to worsened periodontal condition in rheumatoid arthritis patients / J. D. Correa [et al.] // Sci. Rep. 2019 Jun. Vol. 9, N 1. Art. 8379. doi: 10.1038/s41598-019-44674-6
11. Predictors of serious infections in rheumatoid arthritis-a prospective Brazilian cohort / A. L. B. de Almeida [et al.] // Adv. Rheumatol. 2024 Mar. Vol. 64, N 1. P. 23. doi: 10.1186/s42358-024-00363-1
12. Severe infections in Portuguese patients with rheumatoid arthritis under biologic treatment - a multicenter, nationwide study (SIPPRA-B Study) / F. O. Pinheiro [et al.] // ARP Rheumatol. 2023 Apr-Jun. Vol. 2, N 2. P. 111–119.
13. Listing, J. The risk of infections associated with rheumatoid arthritis, with its comorbidity and treatment / J. Listing, K. Gerhold, A. Zink // Rheumatology (Oxford). 2013 Jan. Vol. 52, N 1. P. 53–61. doi: 10.1093/rheumatology/kes305
14. Barth, K. Long-term safety of biologic and targeted synthetic disease modifying drugs in rheumatology / K. Barth, H. Gill, N. Singh // Curr. Opin. Rheumatol. 2024 Mar. Vol. 36, N 2. P. 113–119. doi: 10.1097/BOR.0000000000000995
15. Serious infection risk of tofacitinib compared to biologics in patients with rheumatoid arthritis treated in routine clinical care / M. Riek [et al.] // Sci Rep. 2023 Oct. Vol. 13, N 1. Art. 17776. doi: 10.1038/s41598-023-44841-w
16. Davey, M. E. Microbial Biofilms: from Ecology to Molecular / M. E. Davey, G. A. O’Toole // Microbiol. Mol. Biol. Rev. 2000 Dec. Vol. 64, N 4. Р. 847–867. doi: 10.1128/MMBR.64.4.847-867.2000
17. Bryers, J. D. Medical biofilms / J. D. Bryers // Biotechnol. Bioeng. 2008 May. Vol. 100, N 1. P. 1–18. doi: 10.1002/bit.21838
18. Davies, D. Understanding biofilm resistance to antibacterial agents / D. Davies // Nat. Rev. Drug. Discov. 2003 Feb. Vol. 2, N 2. P. 114–122. doi: 10.1038/nrd1008
19. Biofilms as promoters of bacterial antibiotic resistance and tolerance / C. Uruén [et al.] // Antibiotics (Basel). 2020 Dec. Vol. 10, N 1. P. 3. doi: 10.3390/antibiotics10010003
20. Bacterial adhesion to target cells enhanced by shear force / W. E. Thomas [et al.] // Cell. 2002 Jun. Vol. 109, N 7. P. 913–923. doi: 10.1016/s0092-8674(02)00796-1
21. Hijacking of immune defences by biofilms: a multifront strategy / D. Campoccia [et al.] // Biofouling. 2019 Nov. Vol. 35, N 10. P. 1055–1074. doi: 10.1080/08927014.2019.1689964
22. Serum inhibits P. aeruginosa biofilm formation on plastic surfaces and intravenous catheters / A. Hammond [et al.] // J. Surg. Res. 2010 Apr. Vol. 159, N 2. P. 735–746.
23. The inhibitory activity of serum to prevent bacterial adhesion is mainly due to apo-transferrin / R. Ardehali [et al.] // J. Biomed. Mater. Res. A. 2003 Jul. Vol. 66, N 1. P. 21–28.
24. A component of innate immunity prevents bacterial biofilm development / P. K. Singh [et al.] // Nature. 2002 May. Vol. 417, N 6688. P. 552–555. doi: 10.1038/417552a
25. Abraham, N. M. A low molecular weight component of serum inhibits biofilm formation in Staphylococcus aureus / N. M. Abraham, K. K. Jefferson // Microb. Pathog. 2010 Dec. Vol. 49, N 6. P. 388–391. doi: 10.1016/j.micpath.2010.07.005
26. Serum proteases prevent bacterial biofilm formation: role of kallikrein and plasmin / J. Arenas [et al.] // Virulence. 2021 Dec. Vol. 12, N 1. P. 2902–2917. doi: 10.1080/21505594.2021.2003115
27. Оценка способности сывороток крови, иммуноглобулинов G пациентов с гнойно-воспалительными процессами и ряда ферментов к разрушению экзополимерного матрикса биопленок / В. К. Окулич [и др.] // Хирургия. Восточ. Европа. 2011. № 3. С. 9–17.
28. 2010 Rheumatoid arthritis classification criteria: an American College of Rheumatology/European League Against Rheumatism collaborative initiative / D. Aletaha [et al.] // Arthritis Rheum. 2010 Sep. Vol. 62, N 9. P. 2569–2581. doi: 10.1002/art.27584
29. Способ определения активности веществ при его разрушающем действии на экзополимерный матрикс микробной биопленки : пат. 21167 Респ. Беларусь : МПК C2 С 12Q 1/18, G 01N 33/52 / Окулич В. К., Плотников Ф. В., Кабанова А. А., Сенькович С. А. ; заявитель и патентообладатель УО «Витеб. гос. ордена Дружбы народов мед. ун-т». № a 20140326 ; заявл. 16.06.14 ; опубл. 28.02.16.
30. Antibacterial and antibiofilm effects of flufenamic acid against methicillin-resistant Staphylococcus aureus / S. Zhang [et al.] // Pharmacol. Res. 2020 Oct. Vol. 160. Art. 105067. doi: 10.1016/j.phrs.2020.105067
31. Brinkmann, V. Neutrophil extracellular traps: is immunity the second function of chromatin? / V. Brinkmann, A. Zychlinsky // J. Cell. Biol. 2012 Sep. Vol. 198, N 5. P. 773–783. doi: 10.1083/jcb.201203170
32. Infection-induced NETosis is a dynamic process involving neutrophil multitasking in vivo / B. G. Yipp [et al.] // Nat. Med. 2012 Sep. Vol. 18, N 9. P. 1386–1393. doi: 10.1038/nm.2847
33. DNA is an antimicrobial component of neutrophil extracellular traps / T. W. Halverson [et al.] // PLoS Pathog. 2015 Jan. Vol. 11, N 1. Art. e1004593. doi: 10.1371/journal.ppat.1004593
34. Radic, M. Clearance of apoptotic bodies, NETs, and Biofilm DNA: implications for autoimmunity / M. Radic // Front Immunol. 2014 Jul. Vol. 5. P. 365. doi: 10.3389/fimmu.2014.00365
35. Клиническое значение ферментативной активности сыворотки крови, провоспалительных цитокинов и ферритина при ревматоидном артрите / М. В. Волкова [и др.] // Вестн. ВГМУ. 2019. Т. 18, № 5. С. 77–83.
36. Human antibody repertoire frequently includes antibodies to a bacterial biofilm associated protein / S. Ryser [et al.] // PLoS One. 2019 Jul. Vol. 14, N 7. Art. e0219256. doi: 10.1371/journal.pone.0219256
37. Прямая бактерицидная активность иммуноглобулинов G из сыворотки пациентов с гнойно-воспалительными процессами, вызванными золотистым стафилококком / В. К. Окулич [и др.] // Иммунопатология, аллергология, инфектология. 2017. № 4. С. 59–64. doi: 10.14427/jipai.2017.4.59
38. Клиническая абзимология. Достижения и перспективы / М. В. Волкова [и др.]. Минск : БелМАПО, 2019. 177 с.
Поступила 02.08.2024 г.
Принята в печать 18.10.2024 г.
Сведения об авторах:
Т.Н. Лептеева – ассистент кафедры клинической микробиологии, Витебский государственный ордена Дружбы народов медицинский университет, https://orcid.org/0000-0002-5364-9909,
e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. – Лептеева Таисия Николаевна;
С.А. Сенькович – к.м.н., доцент кафедры клинической микробиологии, Витебский государственный ордена Дружбы народов медицинский университет;
М.В. Масько – д.м.н., доцент кафедры общей врачебной практики, Витебский государственный ордена Дружбы народов медицинский университет;
Е.Е. Булынская – преподаватель-стажер кафедры клинической микробиологии, Витебский государственный ордена Дружбы народов медицинский университет;
А.Н. Угалев – старший преподаватель кафедры общей и ортопедической стоматологии с курсом ФПК и ПК, Витебский государственный ордена Дружбы народов медицинский университет.
