Український часопис ветеринарних наук

Дослідження здатності до формування біоплівок in-vitro у санітарно-показових бактерій, виділених від курчат

Ліліана Давидовська, Артем Ушкалов, Лілія Виговська, Валерій Ушкалов, Юрій Вішован
Завантажити статтю
Анотація

У мікроорганізмів, що колонізують травний тракт тварин, зокрема домашньої птиці, біоплівки забезпечують стійкість до антимікробних засобів та імунної відповіді організму. Дослідження біоплівкоутворення індикаторних бактерій, ізольованих від курчат за різних умов утримання, дає можливість оцінити вплив екологічних факторів на їх фенотипову адаптацію та потенційний ризик для здоров’я тварин і людей. Мета роботи полягала у визначенні здатності до утворення біоплівок у бактерій Escherichia coli та Enterococcus faecalis, виділених від курчат, утримуваних у віварії та на вільному вигулі. Застосовано бактеріологічні, морфологічні, біохімічні та мікроскопічні методи досліджень. Інтенсивність біоплівкоутворення в індикаторних мікроорганізмів оцінювали за показником адсорбції/резорбції 0,1 % розчину кристалічного фіолетового з використанням полістиролових чашок Петрі. Оптичну щільність вимірювали спектрофотометрично при довжині хвилі 570 нм. Встановлено, що у зразках від курчат, що утримувались у віварії, виділено E. coli, E. faecalis, Klebsiella spp. та Pseudomonas aeruginosa, тоді як у курчат на вільному вигулі представників роду клебсієл та синьогнійної палички не виявлено, що вказує на нижчу присутність потенційних патогенів у природних умовах утримання. Всі досліджені культури формували біоплівки низької або середньої щільності. Для ізолятів E. coli, отриманих від курчат вільного вигулу, середнє значення λ = 0,264 ± 0,09, тоді як для ізолятів із віварію – λ = 0,187 ± 0,07. Культури E. faecalis утворювали біоплівки з інтенсивністю λ = 0,217 ± 0,04 у курчат на вільному вигулі та λ = 0,137 ± 0,03 у курчат із віварію. Отже, ізоляти, отримані з природних умов, відрізнялися вищою інтенсивністю формування біоплівок – на 41,2 % (E. coli) та 58,4 % (E. faecalis) порівняно з умовами контрольованого мікроклімату. Це може свідчити про стимулюючий вплив факторів довкілля на експресію генів адгезії та біоплівкоутворення. Водночас усі досліджені культури були ізольовані від клінічно здорових птахів, що вказує на коменсальний характер мікробіому. Отримані результати є важливими для оцінки ризиків горизонтального перенесення генів стійкості та формування стабільних мікробних біоплівок у птахівництві 

Ключові слова

індикаторні бактерії; Escherichia coli; Enterococcus faecalis; умови утримання птиці; фенотипова адаптація; санітарно-мікробіологічний моніторинг

ЦИТУВАТИ
Davydovska, L., Ushkalov, A., Vygovskа, L., Ushkalov, V., & Vishovan, Yu. (2025). Investigation of the ability to form biofilms in-vitro in sanitary-indicatory bacteria isolated from chickens. Ukrainian Journal of Veterinary Sciences, 16(4), 29-46. https://doi.org/10.31548/veterinary4.2025.29
Використані джерела

[1] ARRIVE. (n.d.). ARRIVE guidelines. Retrieved from https://arriveguidelines.org.

[2] Bezpalko, O., Ushkalov, A., Davydovska, L., Ushkalov, V., Machuskyy, O., Melnyk, V., Shevchenko, O., & Musiiets, I. (2024). Composition of indicator bacteria in industrial and garden keeping of chickens. One Health & Risk Management, 5(3), 42-51. doi: 10.38045/ohrm.2024.3.05.

[3] Chiang-Ni, C., Huang, J.Y., Hsu, C.Y., Lo, Y.C., Chen, Y.M., Lai, C.H., & Chiu, C.H. (2024). Genetic diversity, biofilm formation, and vancomycin resistance of clinical Clostridium innocuum isolates. BMC Microbiology, 24, article number 353. doi: 10.1186/s12866-024-03503-1.

[4] Cordero, M., Mitarai, N., & Jauffred, L. (2023). Motility mediates satellite formation in confined biofilms. The ISME Journal, 17(11), 1819-1827. doi: 10.1038/s41396-023-01494-x.

[5] de la Fuente-Núñez, C., Reffuveille, F., Fernández, L., & Hancock, R.E.W. (2013). Bacterial biofilm development as a multicellular adaptation: Antibiotic resistance and new therapeutic strategies. Current Opinion in Microbiology, 16(5), 580-589. doi: 10.1016/j.mib.2013.06.013.

[6] del Mar Cendra, M., & Torrents, E. (2021). Pseudomonas aeruginosa biofilms and their partners in crime. Biotechnology Advances, 49, article number 107734. doi: 10.1016/j. biotechadv.2021.107734.

[7] Directive 2010/63/EU of the European Parliament and of the Council “On the Protection of Animals Used for Scientific Purposes”. (2010, September). Retrieved from https://eur-lex. europa.eu/eli/dir/2010/63/oj/eng.

[8] DSTU 8534:2015. (2015). Food products. Method for detecting and determining the number of enterococci. Retrieved from https://surl.li/irxwgb.

[9] DSTU 8703-1:2017. (2017). Veterinary medicine. Diagnosis of infectious diseases. Part 1: Methods of sampling, packaging and transportation. Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/ catalog/doc-page?id_doc=90401.

[10] DSTU 8703-2:2017. (2017). Veterinary medicine. Diagnosis of infectious diseases. Part 2: Safety requirements. Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_ doc=90410.

[11] EFSA, & ECDC. (2024). The European Union One Health 2023 zoonoses report. EFSA Journal, 22(1), article number e09106. doi: 10.2903/j.efsa.2024.9106.

[12] Geraldes, C., Tavares, L., Gil, S., & Oliveira, M. (2022). Enterococcus virulence and resistance traits associated with its permanence in the hospital environment. Antibiotics, 11(7), article number 857. doi: 10.3390/antibiotics11070857.

[13] Gupta, P., Sarkar, S., Das, B., Bhattacharjee, S., & Tribedi, P. (2016). Biofilm, pathogenesis and prevention – a journey to break the wall: A review. Archives of Microbiology, 198(1), 1-15. doi: 10.1007/s00203-015-1148-6.

[14] ISO 10273:2017. (2017). Microbiology of the food chain – horizontal method for the detection of pathogenic Yersinia enterocolitica. Retrieved from https://www.iso.org/standard/63508.html.

[15] ISO 11290-1:2017. (2017). Microbiology of the food chain – horizontal method for the detection and enumeration of Listeria monocytogenes and Listeria spp. – Part 1: Detection method. Retrieved from https://www.iso.org/standard/60313.html.

[16] ISO 21528-1:2017. (2017). Microbiology of the food chain – horizontal method for the detection and enumeration of Enterobacteriaceae – Part 1: Detection method. Retrieved from https:// online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=108059.

[17] ISO 6579-1:2017. (2017). Microbiology of the food chain – horizontal method for the detection, enumeration and serotyping of SalmonellaPart 1: Detection of Salmonella spp. Retrieved from https://www.iso.org/ru/standard/56712.html.

[18] ISO 6887-1:2017. (2017). Microbiology of the food chain – preparation of test samples, initial suspension and decimal dilutions for microbiological examination – Part 1: General rules for the preparation of the initial suspension and decimal dilutions. Retrieved from https://www.iso.org/ ru/standard/63335.html.

[19] Kalantar-Neyestanaki, D., Mansouri, S., & Tadjrobehkar, O. (2023). Biofilm-associated genes in coagulase-negative staphylococci. BMC Microbiology, 23, article number 222. doi: 10.1186/ s12866-023-02959-x.

[20] Krawczyk, B., Wityk, P., Gałęcka, M., & Michalik, M. (2021). The many faces of Enterococcus spp. Microorganisms, 9(9), article number 1900. doi: 10.3390/microorganisms9091900.

[21] Kukhtyn, M., & Krushelnytska, N. (2014). Forming of biofilms of microorganisms obtained from milking equipment. Animal Biology, 16, 95-103.

[22] Lebreton, F., Willems, R.J.L., & Gilmore, M.S. (2014). Enterococcus diversity, origins in nature, and gut colonization. In M.S. Gilmore, D.B. Clewell, Y. Ike & N. Shankar (Eds.), Enterococci: From commensals to leading causes of drug resistant infection. Boston: Massachusetts Eye and Ear Infirmary.

[23] Li, J., et al. (2024) The intestinal microflora di-versity of aboriginal chickens in Jiangxi province, China. Poultry Science, 103(2), article number 103198. doi: 10.1016/j.psj.2023.103198.

[24] Lindstedt, B.A., Finton, M.D., Porcellato, D., & Brandal, L.T. (2018). High frequency of hybrid Escherichia coli strains with combined Intestinal Pathogenic Escherichia coli (IPEC) and Extraintestinal Pathogenic Escherichia coli (ExPEC) virulence factors isolated from human faecal samples. BMC Infectious Diseases, 18(1), article number 544. doi: 10.1186/s12879-0183449-2.

[25] Mahale, R.P., Princy, A., Maheshwarappa, Y.D., & Sumana, M.N. (2025). Comparative evaluation of biofilm forming capacity in uropathogenic and commensal E. coli. Frontiers in Cellular and Infection Microbiology, 15, article number 1570422. doi: 10.3389/fcimb.2025.1570422.

[26] Manders, T.T.M., de Louwere, J.J., Meijerhof, R., Nangsuay, A., van de Beek, M., van der GraafBloois, L., Zomer, A.L., Vargas, F., & de Wit, J.J. (2025). Severe effects of Escherichia coli and Enterococcus faecalis on hatchability and first-week performance following inoculation of 18-day-incubated embryonated broiler eggs. Poultry Science, 104(10), article number 105561. doi: 10.1016/j.psj.2025.105561.

[27] Order of the Cabinet of Ministers of Ukraine No. 1416-r “On Approval of the Strategy for Ensuring Biological Safety and Biological Protection According to the ‘One Health’ Principle for the Period until 2025 and Approval of the Action Plan for its Implementation”. (2019, November). Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/1416-2019-%D1%80.

[28] Otokunefor, K., Melex, D., & Abu, G. (2020). Biofilm forming potential of Escherichia coli from various sources. Journal of Life and Bio Sciences Research, 1(2), 26-29. doi: 10.38094/ jlbsr1210.

[29] Pinto, S.C., Aleixo, J., Camela, K., Chilundo, A.G., & Bila, C.G. (2022). Seroprevalence of infectious bronchitis virus and avian reovirus in backyard chickens. Open Journal of Veterinary Research, 89(1), article number a2042. doi: 10.4102/ojvr.v89i1.2042.

[30] Ramos, S., Silva, V., Dapkevicius, M.L.E., Caniça, M., Tejedor-Junco, M.T., Igrejas, G., & Poeta, P. (2020). Escherichia coli as commensal and pathogenic bacteria among food-producing animals: Health implications of extended spectrum β-lactamase (ESBL) production. Animals, 10(12), article number 2239. doi: 10.3390/ani10122239.

[31] Sequeira, R.P., McDonald, J.A.K., Marchesi, J.R., & Clarke, T.B. (2020). Commensal bacteroidetes protect against Klebsiella pneumoniae colonization and transmission through IL-36 signalling. Nature Microbiology, 5, 304-313. doi: 10.1038/s41564-019-0640-1.

[32] Sharma, S., Mohler, J., Mahajan, S.D., Schwartz, S.A., Bruggemann, L., & Aalinkeel, R. (2023). Microbial biofilm: A review on formation, infection, antibiotic resistance, control measures, and innovative treatment. Microorganisms, 11(6), article number 1614. doi: 10.3390/ microorganisms11061614.

[33] Sonderholm, M., Bjarnsholt, T., Alhede, M., Kolpen, M., Jensen, P.O., Kühl, M., & Kragh, K.N. (2017). The consequences of being in an infectious biofilm: Microenvironmental conditions governing antibiotic tolerance. International Journal of Molecular Sciences, 18(12), article number 2688. doi: 10.3390/ijms18122688.

[34] Stepanovic, S., Vukovic, D., Dakic, I., Savic, B., & Svabic-Vlahovic, M. (2000). Modified microtiter-plate test for quantifying biofilm formation. Journal of Microbiological Methods, 40(2), 175-179. doi: 10.1016/S0167-7012(00)00122-6.

[35] Tran, N.B.V., Truong, Q.M., Nguyen, L.Q.A., Nguyen, N.M.H., Tran, Q.H., Dinh, T.T.P., Hua, V.S., Nguyen V.D., Lambert, P.A., & Nguyen, T.T.H. (2023). Prevalence and virulence of commensal Pseudomonas aeruginosa isolates from healthy individuals in Southern Vietnam (2018-2020). Biomedicines, 11(1), article number 54. doi: 10.3390/biomedicines11010054.

[36] Vygovska, L., Davydovska, L., Ushkalov, A., Melnyk, V., Ushkalov, V., & Shevchenko, O. (2025). Indicator microflora of ducks and chickens in home farm conditions. Veterinary Sciences and Practices, 20(1), 24-32. doi: 10.17094/vetsci.1577819.

[37] Xiaoxia, K., Xiaoxiao, Y., Yue, H., Conglin, G., Yuechen, L., Haiwei, J., Yuling, Q., & Li, W. (2023). Strategies and materials for the prevention and treatment of biofilms. Materials Today Bio, 23, article number 100827. doi: 10.1016/j.mtbio.2023.100827.