Хронобиологический подход к изучению физиологической активности Candida species

Изучение биологических свойств в течение суток позволяет  выявить  ритмометрические маркеры, которые можно использовать для дифференциальной диагностики возбудителей при разных состояниях пациента. Данные закономерности изучены на примере клинических изолятов С. albicans, С. tropicalis и C. krusei, выделенных из вагинальной микробиоты при кандидозном дисбиозе. Контролем служили эталонные штаммы из американской коллекции типовых культур (АТСС). Физиологические свойства детально изучены на примере биопленкообразования дрожжевых патогенов. Биологическую активность пленкообразования Сandida sp. смотрели в течение двух суток с 4-часовым интервалом, в зимнее время года. Для экспериментов использовали суточные культуры, что соответствовало максимальной адгезии их на поверхности стекла. Хронометраж исследований подразумевал получение по оцениваемой функции 6 измерений в сутки с 3-5-кратным повторением условий эксперимента. Для выявления цикличности изучаемого параметра, данные статистически обработаны по Стьюденту, непараметрическими методами с применением критерия Манна–Уитни и методу наименьших квадрантов.

В ходе экспериментов выявлено наличие пленкообразующей активности грибов в течение суток (р < 0,05) и обнаружить общие закономерности проявления свойств у представителей всех изучаемых видов. Доказано, что основными ритмометрическими параметрами имеющие диагностическое значение являются период ритма и амплитудно-фазовая стабильность. Установлено, что суточная динамика биопленкобразования C. albicans 24433 АТСС характеризовалась ультрадианным (около 12-часовым) вкладом ритма в утреннее – 04:00 и вечернее время – 16:00. У C. non-albicans АТСС выявлены достоверные циркадианные (околосуточные) ритмы активности адгезии к поверхности стекла. У клинических изолятов дрожжей, выделенных из женского репродуктивного тракта при кандидозной патологии, динамика биопленкообразования характеризовалась достоверными ультрадианными (около 12-часовыми) гармониками, что имеет важное биологическое значение, определяющее устойчивость к внешним воздействиям и способность к адаптивному ответу на периодические раздражители.

Использование хронобиологического метода, на наш взгляд, открывает новые перспективы при изучении физиологии Сandida sp., так как дает возможность прогнозировать динамику состояния микроорганизма и учитывать особенности срочной и долговременной адаптации к разным факторам внешней среды. Выявление суточных ритмов биопленкообразующей активности у различных штаммов Candida sp., открывает возможность управлять жизнеспособностью бактериально-грибковых ассоциаций и прогнозировать их устойчивость к различным антимикробным средствам.

1. Al-Fattani M., Douglas L. Penetration of Candida biofilms by antifungal agents. Antimicrob. Agents Chemother., 2004, Vol. 48, no. 9, pp. 3291-3297.

2. Biofilms: basic research methods: teaching aid / Mardanova A.M., Kabanov D.A., Rudakova N.L., Sharipova M.R. Kazan: Kazan (Volga Region) Federal University, 2016. 42 p.

3. Bukharin O.V. Symbiotic relationships of microorganisms during infection. Journal of Microbiology, 2013, no. 1, pp. 93-97. (In Russ.)

4. Chandra J, Mukherjee P, Leidich S et al. Antifungal resistance of candidal biofilms formed on denture acrylic in vitro. J. Dent. Res., 2001, Vol. 80, no. 3, pp. 903-908.

5. Chebotar I.V. Mechanisms of antibiofilm immunity. Annals of the Russian Academy of Medical Sciences, 2012, no. 12, pp. 22-28. (In Russ.)

6. Chebotar I.V., Pogorelov A.G., Yashin V.A., Guryev E.L., Lominadze G.G. Modern technologies of bacterial biofilm study. Modern Technologies in Medicine, 2013, Vol. 5, no. 1, pp. 14-20.

7. Gubin D.G., Gubin G.D. Chronom of cardiovascular system at different stages of ontogenesis in men. Tyumen, 2000. 176 p.

8. Lisovskaya A.M. A study of the biological properties of Candida spp. Isolated from different loci of outpatients. Problems of Medical Mycology, 2006, Vol. 8, no. 2, p. 34. (In Russ.)

9. Lyamin A.V., Botkin E.A., Zhestkov A.V. Methods of biofilm evaluation: opportunities and perspectives. Clinical Microbiology and Antimicrobial Chemotherapy, 2012, Vol. 14, no. 1, pp. 17-22. (In Russ.)

10. Nelson W., Tong Y.L., Lee J.K Methods for cosinorrhymometry. Chronobiologia, 1979, Vol. 6, no. 4, pp. 305-323.

11. Nikolaev Yu.A., Plakunov V.K. Biofilm – “Сity of microbes» or an analogue of multicellular organisms? Microbiology, 2007, Vol. 76, no. 2, pp. 149-163. (In Russ.)

12. O’ Toole G., Kaplan H.B., Kolter R. Biofilm formation as microbial development. Annu. Rev. Microbiol., 2000, no. 54, pp. 49-79.

13. Okulich V.K., Kabanova A.A., Plotnikov F.V. Microbial biofilms in clinical microbiology and antibiotic therapy.Vitebsk: Vitebsk State Medical University, 2017. 300 p.

14. Ramage G., Vande Walle K., Wickes B.L., López-Ribot J.L. Standardized method for in vitro antifungal susceptibility testing of Candida albicans biofilms. Antimicrob. Agents Chemother., 2001, Vol. 45, no. 9, pp. 2475-2479.

15. Sidorenko S.V., Tishkov V.I. Molecular basis of antibiotic resistance. Biochemistry, 2004, Vol. 44, pp. 263-306. (In Russ.)