CC BY
270
03.02.03 - Микробиология (медицинские науки) 14.01.09 - Инфекционные болезни (медицинские науки)
УДК 579.61:579.262
DOI 10.17021/2018.13.4.32.42
© Х.М. Галимзянов, О.А.Башкина, Э.Г. Досмуханова, Р.О. Абдрахманова, Ю.З. Демина, А.Д. Даудова, А.В. Алешкин, Ю.В. Несвижский, В.С. Рыбкин, С.С. Афанасьев, М.Г.Чикобава, И.М. Аршба, М.О. Рубальский, Е.О. Рубальский, 2018
КЛИНИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ БИОПЛЕНКООБРАЗОВАНИЯ У БАКТЕРИЙ
Галимзянов Халил Мингалиевич, доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой инфекционных болезней и эпидемиологии, ФГБОУ ВО «Астраханский государственный медицинский университет» Минздрава России, Россия, 414000, г. Астрахань, ул. Бакинская, д. 121, тел.: (8512) 52-41-43, e-mail: agma@astranet.ru.
Башкина Ольга Александровна, доктор медицинских наук, профессор, заведующая кафедрой факультетской педиатрии, ФГБОУ ВО «Астраханский государственный медицинский университет» Минздрава России, Россия, 414000, г. Астрахань, ул. Бакинская, д. 121, тел.: 8-927-570-99-31, e-mail: bashkina 1@mail. ru.
Досмуханова Эльмира Галиевна, ассистент кафедры микробиологии и вирусологии, ФГБОУ ВО «Астраханский государственный медицинский университет» Минздрава России, Россия, 414000, г. Астрахань, ул. Бакинская, д. 121, тел.: (8512) 52-35-99, e-mail: ametist07@mail.ru.
Абдрахманова Радмила Охасовна, ассистент кафедры микробиологии и вирусологии, ФГБОУ ВО «Астраханский государственный медицинский университет» Минздрава России, Россия, 414000, г. Астрахань, ул. Бакинская, д. 121, тел.: (8512) 52-35-99, e-mail: radmilaazo@mail.ru.
Демина Юлия Заурбековна, ассистент кафедры микробиологии и вирусологии, ФГБОУ ВО «Астраханский государственный медицинский университет» Минздрава России, Россия, 414000, г. Астрахань, ул. Бакинская, д. 121, тел.: (8512) 52-35-99, e-mail: j_d_79@mail.ru.
Даудова Адиля Джигангировна, кандидат медицинских наук, доцент кафедры микробиологии и вирусологии, ФГБОУ ВО «Астраханский государственный медицинский университет» Минздрава России, Россия, 414000, г. Астрахань, ул. Бакинская, д. 121, тел.: (8512) 52-35-99, e-mail: adaudova@mail. ru.
Алешкин Андрей Владимирович, доктор биологических наук, руководитель лаборатории клинической микробиологии и биотехнологии бактериофагов, ФБУН «Московский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии им. Г.Н. Габричевского» Роспотреб-надзора, Россия, 125212, г. Москва, ул. Адмирала Макарова, д. 10, тел.: 8-964-646-43-79, е-mail: andreialeshkin@googlemail. com.
Несвижский Юрий Владимирович, доктор медицинских наук, профессор, декан медико-профилактического факультета, ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России, Россия, 119991, г. Москва, ул. Трубецкая, д. 8, стр. 2, тел.: 8-903-557-50-51, е-mail: nesviz@mail.ru.
Рыбкин Владимир Семенович, доктор медицинских наук, профессор, профессор кафедры микробиологии и вирусологии, ФГБОУ ВО «Астраханский государственный медицинский университет» Минздрава России, Россия, 414000, г. Астрахань, ул. Бакинская, д. 121, тел.: 8-902-350-88-42, e-mail: rvs2009@mail.ru.
Афанасьев Станислав Степанович, доктор медицинских наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ, главный научный сотрудник, ФБУН «Московский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии им. Г.Н. Габричевского» Роспотребнадзора, Россия, 125212, г. Москва, ул. Адмирала Макарова, д. 10, тел.: (495) 452-18-16, е-mail: afanasievss409.4@bk.ru.
Чикобава Мераб Георгиевич, кандидат биологических наук, генеральный директор, ООО НПФ «Инновационные диагностические системы», Россия, 353465, Краснодарский край, г. Геленджик, ул. Серафимовича, д. 38, тел.: 8-928-453-24-52, e-mail: merab_ch@mail.ru.
Аршба Илона Мурмановна, кандидат биологических наук, и. о. заведующей лабораторией инфекционной патологии, ведущий научный сотрудник, ФГБНУ «Научно-исследовательский институт медицинской приматологии», Россия, 354376, г. Сочи, с. Веселое, ул. Мира, д. 177, тел.: (862) 243-20-28, e-mail: aim26@mail.ru.
Рубальский Максим Олегович, аспирант кафедры инфекционных болезней и эпидемиологии, ФГБОУ ВО «Астраханский государственный медицинский университет» Минздрава России, Россия, 414000, г. Астрахань, ул. Бакинская, д. 121, тел.: 8-988-061-88-61, e-mail: m.o.rubalsky@gmail.com.
Рубальский Евгений Олегович, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории клинической микробиологии и биотехнологии бактериофагов, ФБУН «Московский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии им. Г.Н. Габричевского» Роспот-ребнадзора, Россия, 125212, г. Москва, ул. Адмирала Макарова, д. 10; научный сотрудник кафедры кардиоторакальной, трансплантационной и сосудистой хирургии Высшей медицинской школы Ганновера, Германия, 30625, Ганновер, Карл Нойберг Штрассе, тел.: 8-961-798-37-53, e-mail: e.o. rubalsky@gmail. com.
Бактериальные биопленки представляют собой сообщества микроорганизмов, проживающих в полиса-харидном матриксе. Доказано, что биопленки играют важную роль в персистенции бактерий и антибиотикоре-зистентности при хронических инфекциях. Признано, что большинство микробных клеток на земле проживает в отдельных сообществах в виде биопленок. Фактически известно, что 99 % всех бактерий существует в форме биопленок, и только 1 % бактерий живет в планктонной форме. Было подсчитано, что 65 % бактериальных инфекций ассоциированы с биопленками, которые представляют микробный многоклеточный образ жизни и определены как организованное сообщество бактерий. Структурная природа биопленок может защищать клетки от действия антимикробных агентов и факторов иммунной защиты человека. Микробное сообщество внутри биопленки также может быть защищено от действия неблагоприятных условий среды (высушивание, осмотический шок, ультрафиолетовое излучение, воздействие токсических соединений или хищников-сапрофитов). В связи с гетерогенной природой биопленок могут иметь место множественные механизмы антибиотикорези-стентности.
Ключевые слова: биопленка, антимикробные препараты, патогены, полисахариды, антибиотики.
CLINICAL IMPORTANCE OF BIOFILM FORMATION IN BACTERIA
Galimzyanov Khalil M., Dr. Sci. (Med.), Professor, Head of Department, Astrakhan State Medical University, 121 Bakinskaya St., Astrakhan, 414000, Russia, tel.: (8512) 52-41-43, e-mail: agma@astranet.ru.
Bashkina Ol'ga A., Dr. Sci. (Med.), Professor, Head of Department, Astrakhan State Medical University, 121 Bakinskaya St., Astrakhan, 414000, Russia, tel.: 8-927-570-99-31, e-mail: bashkina 1@mail. ru.
Dosmukhanova Elmira G., Assistant, Astrakhan State Medical University, 121 Bakinskaya St., Astrakhan, 414000, Russia, tel.: (8512) 52-35-99, e-mail ametist07@mail.ru.
Abdrakhamanova Radmila O., Assistant, Astrakhan State Medical University, 121 Bakinskaya St., Astrakhan, 414000, Russia, tel.: (8512) 52-35-99, e-mail radmilaazo@mail.ru.
Demina Yulia Z., Assistant, Astrakhan State Medical University, 121 Bakinskaya St., Astrakhan, 414000, Russia, tel.: (8512) 52-35-99, e-mail j_d_79@mail.ru.
Daudova Adilya D., Cand. Sci. (Med.), Associate Professor, Astrakhan State Medical University, 121 Bakinskaya St., Astrakhan, 414000, Russia, tel.: (8512) 52-35-99, e-mail: adaudova@mail.ru.
Aleshkin Andrey V., Dr. Sci. (Biol.), Head of Laboratory of Clinical Microbiology and Biotechnology of Bacteriophages, G.N. Gabrichevsky Moscow Research Institute for Epidemiology and Microbiology, 10 Admiral Makarov St., Moscow, 125212, Russia, tel.: (495) 452-18-16, e-mail: ava@gabri.ru.
Nesvizhsky Yury V., Dr. Sci. (Med.), Professor, Dean of the Faculty for Preventive Medicine, I.M. Sechenov First Moscow State Medical University, building 8, 2, Trubetskaya St., Moscow, 119991, Russia, tel.: 8-903-557-50-51, е-mail: nesviz@mail.ru.
Rybkin Vladimir S., Dr. Sci. (Med.), Professor, Astrakhan State Medical University, 121 Bakinskaya St., Astrakhan, 414000, Russia, tel.: 8-902-350-88-42, e-mail rvs2009@mail.ru.
Afanasiev Stanislav S., Dr. Sci. (Med.), Professor, Honored Scientist, Deputy Director, G.N. Gabrichevsky Moscow Research Institute for Epidemiology and Microbiology, 10 Admiral Makarov St., Moscow, 125212, Russia, tel.: 8-903-667-20-68, е-mail: afanasievss409.4@bk.ru.
Chikobava Merab G., Cand. Sci. (Biol.), General Director, LLC SPC "Innovative Diagnostic Systems", 38 Serafimovich St., Gelendzhik, Krasnodar region, 353465, Russia, tel.: 8-928-453-24-52, e-mail: merab_ch@mail. ru.
Arshba Ilona M., Cand. Sci. (Biol.), Head of Department, Leading Researcher, Laboratory of Infectious Pathology, Research Institute of Medical Primatology, 177 Mira St., Sochi, 354376, Russia, tel.: (862) 243-20-28, e-mail: aim26@mail.ru.
Rubalskii Maxim O., post-graduate student, Astrakhan State Medical University, 121 Bakinskaya St., Astrakhan, 414000, Russia, tel.: 8-988-061-88-61, е-mail: m.o.rubalsky@gmail.com.
Rubalskii Evgenii O., Cand. Sci. (Biol.), Senior Research Associate, Laboratory of Clinical Microbiology and Biotechnology of Bacteriophages, G.N. Gabrichevsky Moscow Research Institute for Epidemiology and Microbiology, 10 Admiral Makarov St., Moscow, 125212; Research Fellow, Department of Cardio-thoracic, Transplantation and Vascular Surgery, Hannover Medical School, 1 Carl-Neuberg-StraBe, Hannover, 30625, Germany, tel.: +7-961-798-37-53, e-mail: e.o.rubalsky@gmail.com.
Bacterial biofilms are communities of microorganisms residing within a polysaccharide matrix. It is well accepted that biofilms play an important role in bacterial persistence and antibiotic resistance in chronic infections. It is acknowledged that the majority of microbial cells on earth are living in distinct communities as biofilms. In fact, it is now know that 99 % of all bacteria exist in the planktonic state. It has been estimated that 65 % of bacterial infections are associated with biofilms that represent the microbial multicellular lifestyle and are defined as an organized community of bacteria. The structural nature of biofilms can protect the cells against antimicrobial agents and human immune defense factors. The microbial community inside the biofilm can also be protected against adverse conditions such as desiccation, osmotic shock, UV radiation, or exposure to toxic compounds, or saprophytic predators. Due to the heterogeneous nature of biofilms, multiple mechanisms of antibiotic resistance are likely to occur.
Key words: biofilm, antimicrobial agents, pathogens, polysaccharides, antibiotics.
Решение вопроса профилактики и лечения инфекционных заболеваний является одной из приоритетных задач в практическом здравоохранении [7]. Основными направлениями по устранению этой проблемы считается выделение и идентификация этиологического агента, поиск эффективных методов его элиминации и профилактика дальнейшего распространения [4].
Изучение этиологии инфекционных заболеваний вплоть до настоящего времени осуществлялось на основе определения чистых культур микроорганизмов, выделенных из патологического очага [5]. Этот путь выращивания способствовал исследованию бактериальных клеток и позволил прояснить многие аспекты физиологии микроорганизмов, однако рост чистой культуры во взвешенном состоянии встречается в природе крайне редко [1]. Сегодня микробиологи признают, что большинство микроорганизмов существует в виде конгломерата в естественных и искусственно созданных окружающих средах - биопленках (структурированных, прикрепленных к поверхности сообществ).
Биологическая пленка - сообщество микроорганизмов, включающее в себя клетки, которые прикреплены к поверхности или друг к другу, заключены в матрикс синтезированных ими внеклеточных полимерных веществ. Их фенотип варьирует по сравнению с одиночными планктонными клетками, у них изменены параметры роста и экспрессии специфичных генов. Это определение позволяет отличить микробные сообщества биопленок от внешне похожих на них структур, например, колоний бактерий, растущих на поверхности агаризованных сред, которые не проявляют характеристик, свойственных истинной биопленке [8].
Формирование биопленки происходит бактериями одного вида или сообществами, развивающимися из многих типов бактерий, кроме того, биопленка может включать в себя и другие классы микроорганизмов.
В состав биопленки входят микробные клетки и матрикс. По новейшим представлениям живой полноценной биопленкой является образование, сформированное микроколониями микроорганизмов в форме башен или грибов (15-20 % объема) и экзополимерного матрикса (75-85 % объема). Матрикс или внеклеточная полимерная субстанция (matrix, EPS) - это полимерные вещества, выделяемые адгезированными клетками во внешнюю среду. Матрикс состоит на 97 % из связанной воды и высоко гидратирован. Он имеет пористую структуру, пропускающую низкомолекулярные соединения, но задерживающую белки, крупные молекулы и частицы среды. Кроме того, в структуре биопленки можно выделить водные каналы, по которым растворенные в среде вещества поступают к нижележащим слоям клеток [6]. Водные каналы потенциально могут быть средством доставки антибактериальных агентов, в том числе таких относительно крупных объектов, как бактериофаги [12].
Важнейшими компонентами матрикса являются полисахариды, белки и внеклеточная ДНК. В зависимости от условий среды, а также вида микроорганизмов состав матрикса может сильно меняться (рис.).
Водные каналы
Белки
Нуклеиновые кислоты
Метаболически неактивные бактерии
Метаболически активные бактерии
Рис. Структурные компоненты зрелой биопленки
Полисахаридные компоненты биопленок называют экзополисахаридами. Особенно важным условием появления зрелой биопленки является продукция именно этого звена. Некоторые исследователи считают наличие полисахаридного компонента необходимым для всех биопленок. Сахара могут различаться по своей структуре и составу, по большей части представлены Р-1,6-К-ацетил-Б-глюкозамином и целлюлозой. Экзополисахариды могут составлять до 80 % от всего матрикса биопленки.
От общего объема матрикса биопленок белки составляют 40 %. Основная часть белков во многих биопленках представлена амилоидоподобными белками: курли (curli) волокна (CsgA/CsgB белки) у грамотрицательных бактерий и TasA/TapA-белки у бацилл. Особое внимание для исследователей представляют амилоидоподобные структуры бактерий как основные компоненты биопленочных мат-риксов бактерий и простые модели для изучения инфекционных амилоидов, ассоциированных с ней-родегенеративными заболеваниями (прионные болезни, болезнь Альцгеймера и Паркинсона). Высокую термостабильность и его адгезивную способность определяют в составе белка амилоидные группы. Кроме того, в биопленке выделяют ряд специфических белков, получивших название bap-семейства белков (biofilm-associated protein), лектины и сахар-связывающие белки, аутотранспор-теры. Эти белки играют роль в межклеточных контактах, прикреплении по типу клетка-клетка и клетка-субстрат и способствуют связыванию полисахаридов в организации биопленки [3].
Внеклеточная ДНК (eDNA) способна экскретироваться путем везикулярного транспорта, однако основной способ ее выделения в матрикс - это лизис клеток. Эта ДНК участвует в горизонтальном переносе генов в пленках, передаче сигналов между клетками, может играть структурную роль и служить мишенью для экзонуклеаз. Суммарное содержание ДНК в матриксе может варьировать в зависимости от вида и штамма микроорганизма [1].
Общее соотношение количества матрикса и клеток в биопленке может сильно меняться. Считается, что в некоторых случаях клетки могут занимать лишь 10 % объема биопленки. Клетки в биопленке могут находиться на разных стадиях развития клеточного цикла. Следовательно, в ее состав могут входить как отмершие, так и разрушившиеся клетки.
Основной функцией матрикса, помимо каркасной (обеспечение стабильности биопленки), является функция защиты. Матрикс создает защиту бактерии в биопленке от антибактериальных препаратов, а также от неблагоприятных воздействий внешней среды (pH среды, осмотический шок, высыхание, ультрафиолетовое облучение, фагоцитоз, факторы иммунной защиты организма и др.). Эндоплазматическая сеть сорбирует металлы и минералы, растворенные органические вещества, концентрирует ферменты и ростовые факторы. Сложная организация биопленок обеспечивает возможность метаболической кооперации клеток внутри пространственно хорошо организованных систем, создает условия, способствующие установлению симбиотических взаимоотношений между
бактериями разных видов, передаче сигналов, влияющих на экспрессию генов в популяции бактерий. Поэтому биопленки бактерий часто рассматривают как функциональный аналог многоклеточного организма.
Основные этапы процесса образования биопленок.
Первая стадия - начало формирования биопленок, когда бактерии от планктонного способа существования переходят к способу, связанному с прикреплением клеток к биотическому или абиотическому субстрату. Мутанты, бактериальные клетки, имеющие дефект по подвижности, не могут формировать биопленки. У бактерий существуют несколько типов передвижения клеток по поверхности сред. Так, жгутики осуществляют плавание (swimming) и роение (swarming), а с помощью пи-лей четвертого типа обеспечивается дергающаяся подвижность (twitching motility). Первичный контакт неприкрепленной бактерии и поверхности среды происходит случайно, то есть при пассивной миграции клеток с током жидкости. Кроме того, первичный контакт возникает, если хемотаксис обусловливает направленное движение. Первая стадия обратима, ее продолжительность составляет несколько секунд, она зависима от неспецифических физико-химических механизмов взаимодействия между поверхностными структурами микроорганизма и самого субстрата.
Вторая стадия адгезии - необратимое связывание бактериальных клеток с поверхностью при помощи адгезинов. Немаловажную роль на этом этапе играют жгутики, фимбрии (пили), поверхностные белки, липополисахариды. Экспрессия около 40 % бактериальных генов, участвующих в процессах мембранного транспорта, синтеза фосфолипидов и липополисахарида, секреции, регуляции генов, изменяется в биопленках бактерий. При этом может происходить активирование экспрессии указанных генов, а также их репрессия. На данном этапе происходит следующее:
• формирование микроколоний;
• соединение клеток, которые были прикреплены к твердой поверхности;
• потеря бактериями подвижности;
• выделение полимеров при склеивании некоторых клеток друг с другом;
• образование внеклеточного полимерного матрикса;
• формирование многоклеточного слоя.
При определенной толщине слоя бактериальных клеток наступает стадия созревания биопленки. Клетки делятся, в результате возникают компактные микроколонии, объединенные внеклеточным полимерным матриксом. При постепенном увеличении микроколоний в размерах они объединяются с образованием макроколоний. Специфические структуры (полости, выросты, поры и каналы) формируются тогда, когда увеличивается толщина биопленки [9, 16, 31]. Возможность роста любой биопленки ограничена доступностью питательных веществ и кислорода, проникновением их в различные слои биопленки, эффективностью удаления метаболических отходов, рН среды, осмолярностью и другими факторами.
Заключительная стадия в процессе формирования биопленки - ее дисперсия. При достижении биопленкой критической массы возникающее динамическое равновесие приводит к отщеплению клеток наружных слоев биопленки. Покинувшие биопленку клетки диссеминируют в организме, адгези-руются на других поверхностях, колонизируют их, таким образом, вновь повторяя цикл. Открепление клеток от зрелой биопленки обеспечивает собственные поверхностно-активные вещества, ферменты альгинатлиазы и другие полисахаридлиазы, содержащиеся в матриксе. Клиническое значение процесса дисперсии заключается в распространении инфекции в организме с формированием новых очагов, а также, как было доказано, в продуцировании планктонных клеток, представляющих большую опасность в связи с приобретением новых свойств, включая устойчивость к антибактериальным препаратам.
Процесс формирования биопленок, так же как синтез факторов патогенности и адаптационная изменчивость бактерий, находится под контролем Quorum Sensing (QS) - особого типа регуляции экспрессии генов прокариотической клетки, зависящего от плотности бактериальной популяции [20].
Это особый тип коммуникации, с помощью которого бактерии в биопленках могут передавать информацию о размере популяции и метаболическом состоянии. QS действует путем синтеза низкомолекулярных сигнальных молекул (аутоиндукторов), способных диффундировать через клеточную стенку, и регуляторных рецепторных белков, с которыми связываются аутоиндукторы [21].
Концентрация сигнальных химических веществ, в качестве которых чаще выступают пептиды или ацилированные лактоны гомосерина (AHL), связана с количеством бактерий одного и того же или разных видов, которые находятся в биопленке и помогают координировать поведение биопленки. По мере увеличения бактериальной популяции и достижения клеточной биомассой критического
значения концентрация аутоиндукторов начинает превышать определенное пороговое значение, что приводит к их взаимодействию с соответствующими регуляторными белками и, как следствие, к индукции экспрессии определенных генов у бактерий. Биологическое значение QS заключается в предоставлении бактериям возможности координированно контролировать экспрессию генов во всей популяции. Это позволяет рассматривать бактериальную популяцию как многоклеточный организм, который благодаря передаче информации от клетки к клетке с использованием QS системы быстрее адаптируется к изменяющимся условиям среды и вырабатывает механизмы защиты от антибактериальных субстанций [18].
Согласно последним публикациям, более 60 % всех микробных инфекций вызваны биопленками [29]. Бактериальные биопленки ответственны более чем за 80 % непроходящих инфекций, включая хронические инфекции легких, остеомиелит, периодонтит, эндокардит и хронические раны. Наличие биопленок подтверждает их важную роль в развитии бактериальной хронической инфекции, связанную с устойчивостью к антибиотикам и факторам иммунной защиты человека.
Традиционная устойчивость к антибиотикам бактерий в планктонной форме достигается путем энзиматической инактивации антибиотика модификацией мишеней действия химиопрепаратов и активным выведением антибиотика из клетки [30]. Эти действия обычно требуют приобретения определенных генетических факторов, таких как гены р-лактамазы или эффлюксные насосы. Одним из наиболее важных аспектов формирования бактериальной биопленки является повышенная устойчивость составляющих ее микробов к антибиотикам и другим стрессорам. Структурная природа биопленок и характеристики сессильных клеток обеспечивают устойчивость к антимикробным агентам, вырабатывающуюся в ответ на действие неблагоприятных условий и факторов защиты хозяина [14, 30, 35, 38].
Свободно живущие бактерии обычно восприимчивы к антибиотикам и действию защитных механизмов организма. А минимальная ингибирующая концентрация (MIC) и минимальная бактерицидная концентрация (MBC) антибиотиков для биопленочных бактерий в 100-1 000 раз выше, чем для планктонных бактерий, и, возможно, в сессильной (биопленочной) форме микробы в 150-3 000 раз устойчивее к дезинфицирующим средствам [28, 30]. Несмотря на десятилетние исследования, мало известно о молекулярных механизмах устойчивости к антибиотикам в биопленках. Тем не менее эти механизмы можно разделить на внутренние (или врожденные) и внешние (или индуцированные) факторы антибиотикорезистентности биопленок [10].
Внутренние факторы устойчивости активируются как часть пути развития биопленки и являются неотъемлемыми характеристиками морфологии и физиологии биопленки, возникающими в результате перехода к сессильной форме.
В качестве врожденных факторов могут выступать: матрица биопленки, создание микросред в биопленках, дифференциация в персистирующие клетки, увеличение производства окислительного стресса, активация синтеза бактериальных эффлюкс-насосов.
Матрица биопленки может действовать как диффузионный барьер, препятствующий достижению эффективной концентрации антибиотика внутри биопленки. Последние исследования по моделированию биопленок показало, что, хотя ограниченная диффузия антибиотиков может привести к гибели внешнего слой бактерий, она также стимулирует субпопуляции бактерий, расположенные глубже в биопленке, для принятия адаптивных изменений и тем самым способствует выработке факторов резистентности [37].
Создание микросред в биопленках. Истощение питательных веществ и кислорода внутри биопленок может вызвать изменение метаболической активности и привести к замедлению роста бактерий. Проведенные исследования выявили уменьшение содержания кислорода и наличие гипоксиче-ских зон глубоко в биопленках в сочетании с ограничением диффузии питательных веществ через биопленки [17, 30]. Этот факт является одним из объяснений пониженной восприимчивости биопленок к антибиотикам [13, 39]. В целом все противомикробные препараты более эффективны в уничтожении быстро растущих клеток.
Дифференциация в персистирующие клетки. Считается, что персистирующие клетки не растут или медленно растут, а также имеют значительно сниженную восприимчивость к антибиотикам [26]. Персистеры - это небольшие субпопуляции бактерий в биопленках, дифференцирующиеся в дремлющие клетки, способные пережить экстремальное действие антибиотиков и предположительно являющиеся результатом адаптационной изменчивости, а не стабильных генетических изменений [22]. Постоянное присутствие дремлющих клеток внутри биопленки резко тормозит полное уничтожение биопленки, даже после длительного приема антибиотика в высоких концентрациях. В то время как
большинство планктонных персистеров атакуется клетками иммунной системы, персистеры в толще биопленок остаются недоступными. Именно персистирующие клетки вызывают рецидивы инфекции, а также могут становиться потенциальными производителями резистентных (со специфичными программами противодействия антимикробным препаратам) клонов.
Окислительный стресс вызывается дисбалансом между продукцией окислителей (свободные радикалы, перекись и оксид азота) и уровнями антиоксидантной защиты.
Активация синтеза бактериальных эффлюкс-насосов обеспечивает выкачивание противомик-робных препаратов из клеток [27, 40].
Факторы, возникающие в результате индукции транскрипции при лечении антибиотиком, являются внешними или индуцированными факторами сопротивления. В биопленках по сравнению с планктоннорастущими изогенными бактериями значительно увеличены частота мутаций бактерий и горизонтальная передача генов. Эти физиологические условия объясняют, почему биопленочные бактерии легко вырабатывают резистентность к множеству антибиотиков.
Инфекции при развитии биопленок в некотором смысле очень похожи на инфекции, вызванные планктонными формами при отсутствии иммунного ответа. Биопленочный экзополимер физически защищает бактериальные клетки от компонентов иммунной системы. Этим можно объяснить динамику выживания биопленки in vivo, при которой первоначальное применение бактерицидного антибиотика уничтожает большую часть биопленки, оставляя небольшую долю выживших бактерий [2]. Если концентрация антибиотика временно падает, или антибиотикотерапия прекращается в связи с исчезновением симптомов заболевания при уничтожении планктонных бактериальных клеток, то персисторы вновь формируют биопленку, которая начинает терять новые планктонные клетки. Эта динамика объясняет возникновение ухудшений состояния здоровья пациентов при биопленочных инфекциях и необходимость при их возникновении длительной антибактериальной терапии. Даже если биопленка содержит меньше персистирующих бактерий, чем планктонная популяция, она выживает лучше при антибиотикотерапии и становится более устойчивой к антибиотикам и иммунным атакам. Таким образом, устойчивость биопленок основана на лучшем выживании бактерий, защищенных экзополисахаридной матрицей, при лечении антибиотиками и воздействии факторов иммунитета, которые эффективно уничтожают планктонные бактерии, но не биопленочные персистирую-щие бактерии. После того как концентрация антибиотика падает, персистирующие бактерии восстанавливают биопленку, которая становится еще более устойчивой к воздействию антибиотиков и факторов иммунитета [11].
Важное клиническое значение имеет феномен повышенной антибиотикоустойчивости бактерий в биопленках с развитием антибиотикотолерантности. Явление антибиотикотолерантности представляет собой фенотипическое проявление устойчивости к антибактериальному препарату при отсутствии генетически-детерминированных факторов антибиотикорезистентности. Биопленка при этом может быть одним из факторов, обеспечивающих локальное снижение количества антибиотика до сублетальных концентраций. Продолжительное воздействие таких концентраций создает генетическое давление на популяцию бактериальных клеток и ускоренное закрепление мутаций, обеспечивающих антибиотикорезистентность [19, 34].
Более чем 60 % хронических ран колонизированы бактериальными биопленками. Установлено, что формирование бактериями биопленок в ранах сопровождается синтезом бактериальных протеаз, инактивирующих факторы иммунной защиты человека и создающих благоприятные условия для колонизации ран бактериями. Действие бактериальных протеаз приводит к замедлению закрытия ран и длительному сохранению воспаления [36].
Исследования in vitro действия среды, полученной при культивировании биопленок изолятов Staphylococcus aureus, выделенных из хронической язвы, на культуры эпидермальных кератиноцитов показали уменьшение их жизнеспособности [23]. Среда, полученная из биопленок метициллинустой-чивых штаммов S. aureus, вызывала снижение миграции и последующую гибель дермальных фиб-робластов [24].
Серьезную проблему представляют собой биопленки, сформированные на поверхности имплантированных медицинских устройств. Наличие искусственной поверхности, как правило, не позволяет факторам иммунной системы в полном объеме взаимодействовать с патогенным агентом, а следовательно, обеспечить полную эрадикацию инфекции. Этот факт является особенно актуальным в области кардиоторакальной сосудистой хирургии, травматологии, ортопедии. Во многих случаях наличие имплантат-ассоциированных инфекций у таких больных является показанием к экспланта-
ции имплантированного медицинского устройства, санации очага инфекции и замене на новое устройство. Однако такие вмешательства всегда сопряжены с повышенной смертностью [15, 25, 33].
Таким образом, инфекции, ассоциированные с бактериальными биопленками, являются насущной проблемой современной медицины. В настоящее время активно разрабатываются подходы к их профилактике и лечению. Создана база агентов против бактериальных биопленок. Описано 23 типа таких агентов, включающих в себя как искусственные молекулярные и наноконструкции, так и выделенные штаммы микроорганизмов, в том числе бактерии-антагонисты и бактериофаги [32]. Однако не разработаны средства, обеспечивающие полную эрадикацию зрелых биопленок, особенно сформированных на поверхностях имплантируемых медицинских устройств. Поэтому дальнейшее расширение арсенала средств, позволяющих успешно бороться с биопленками, образованными клинически значимыми бактериями, является весьма актуальным.
Список литературы
1. Белобородова, Н. В. Роль микробных сообществ или биопленок в кардиохирургии / Н. В. Белобородова, И. Т. Байрамов // Антибиотики и химиотерапия. - 2008. - Т. 53, № 11-12. - С. 44-59.
2. Голуб, А. В. Бактериальные биопленки - новая цель терапии? / А. В. Голуб // Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. - 2012. - Т. 14, № 1. - С. 23-29.
3. Ильина, Т. С. Биопленки как способ существования бактерий в окружающей среде и организме хозяина : феномен, генетический контроль и системы регуляции их развития / Т. С. Ильина, Ю. М. Романова, А. Л. Гинцбург // Генетика. - 2004. - Т. 40, № 11. - С. 1445-1456.
4. Мазлов, А. М. Оптимизация использования антибактериальных препаратов в акушерском обсервационном отделении областного перинатального центра / А. М. Мазлов, К. П. Воронцева, Н. А. Булах // Актуальные вопросы современной медицины : мат-лы III международной конференции Прикаспийских государств (Астрахань, 4-5 октября 2018 г.) / под ред. Х. М. Галимзянова, О. А. Башкиной. - Астрахань : Астраханский государственный медицинский университет, 2018. - С. 116-117.
5. Мазлов, А. М. Правовые основы и нравственность проведения биомедицинского эксперимента на человеке / А. М. Мазлов, А. В. Давыдова // Colloquium-journal. - 2018. - № 11-10 (22). - С. 37-38.
6. Марданова, А. М. Биопленки : основные методы исследования : учебно-методическое пособие / А. М. Марданова, Д. А. Кабанов, Н. Л. Рудакова, М. Р. Шарипова. - Казань : Казанский (Приволжский) федеральный университет, 2016. - 42 с.
7. Ножевникова, А. И. Мультивидовые биопленки в экологии, медицине и биотехнологии / А. И. Ножевникова, Е. А. Бочкова, В. К. Плаунов // Микробиология. - 2015. - Т. 84, № 6. - С. 623-644.
8. Хмель, И. А. Биопленки бактерий и связанные с ними трудности медицинской практики / И. А. Хмель. -Режим доступа : https://img.ras.ru/files/center/biofilms.doc, свободный. - Заглавие с экрана. - Яз. рус. - Дата обращения : 10.11.2018.
9. Aguilar, С. Quorum-Sensing system and stationary-phase sigma factor (rpoS) of the onion pathogen Burkholderia cepacia genomovar I type strain, ATCC 25416 / С. Aguilar, I. Bertani, V. Venturi // Applied and environmental microbiology. - 2003. - Vol. 69, № 3. - Р. 1739-1747.
10. Anderson, G. G. Innate and induced resistance mechanisms of bacterial biofilms / G. G. Anderson, G. A. O'Toole // Current topics in microbiology and immunology. - 2008. - Vol. 322. - P. 85-105.
11. Biofilms infection, and antimicrobial therapy / ed. J. Pace, M. Rupp, R. Finch. - Abingdon : Taylor & Francis Group, LLC, 2006. - 520 p.
12. Briandet, R. Fluorescence correlation spectroscopy to study diffusion and reaction of bacteriophages inside biofilms / R. Briandet, P. Lacroix-Gueu, M. Renault, S. Lecart, T. Meylheuc, E. Bidnenko, K. Steenkeste, M. N. Bellon-Fontaine, M. P. Fontaine-Aupart // Applied and environmental microbiology. - 2008. - Vol. 74, № 7. - P. 2135-2143. doi: 10.1128/AEM.02304-07.
13. Costerton, J. W. Microbial biofilms / J. W. Costerton, Z. Lewandowski, D. E. Caldwell, D. R. Korber, H. M. Lappin-Scott // Annual review of microbiology. - 1995. - Vol. 49. - P. 711-745.
14. Costerton, W. The application of biofilm science to the study and control of chronic bacterial infections / W. Costerton, R. Veeh, M. Shirtliff, M. Pasmore, C. Post, G. Ehrlich // The Journal of clinical investigation. - 2003. -Vol. 112, № 10. - P. 1466-1477. doi: 10.1172/JCI20365.
15. Darouiche, R. O. Treatment of infections associated with surgical implants / R. O. Darouiche // The New England journal of medicine. - 2004. - Vol. 350, № 14. - P. 1422-1429. doi: 10.1056/NEJMra035415.
16. Donlan, R. M. Biofilm elimination on intravascular catheters : important considerations for the infectious disease practitioner / R. M. Donlan // Clinical infectious diseases : an official publication of the Infectious Diseases Society of America. - 2011. - Vol. 52, № 8. - P. 1038-1045. doi: 10.1093/cid/cir077.
17. Dunne, W. M. Jr. Bacterial adhesion : seen any good biofilms lately? / W. M Jr. Dunne // Clinical microbiology reviews. - 2002. - Vol. 15, № 2. - P. 155-166.
18. Flemming, H. C. The biofilm matrix / H. C. Flemming, J. Wingender // Nature reviews. Microbiology. -2010. - Vol. 8, № 9. - Р. 623-633. doi: 10.1038/nrmicro2415.
19. Gefen, O. TDtest : easy detection of bacterial tolerance and persistence in clinical isolates by a modified disk-diffusion assay / O. Gefen, B. Chekol, J. Strahilevitz, N. Q. Balaban // Scientific reports. - 2017. - Vol. 7. - Article № 41284. doi: 10.1038/srep41284.
20. Hall-Stoodley, L. Bacterial biofilms : from the natural environment to infectious diseases / L. Hall-Stoodley, J. W. Costerton, P. Stoodley // Nature reviews. Microbiology. - 2004. - Vol. 2, № 2. - P. 95-108.
21. Hentzer, M. Quorum sensing in biofilms: Gossip in slime city / M. Hentzer, M. Givskov, L. Eberl // in Microbial Biofilms / ed. M. Ghannoum, G. A. O'Toole. - Washington : ASM Press, 2004. - P. 118-140. doi: 10.1128/9781555817718.ch7.
22. Keren, I. Persister cells and tolerance to antimicrobials / I. Keren, N. Kaldalu, A. Spoering, Y. P. Wang, K. Lewis // FEMS microbiology letters. - 2004. - Vol. 230, № 1. - P. 13-18. doi: 10.1016/S0378-1097(03)00856-5.
23. Kirker, K. R. Loss of viability and induction of apoptosis in human keratinocytes exposed to Staphylococcus aureus biofilms in vitro / K. R. Kirker, P. R. Secor, G. A. James, P. Fleckman, J. E. Olerud, P. S. Stewart // Wound repair and regeneration : official publication of the Wound Healing Society and the European Tissue Repair Society. -2009. - Vol. 17, № 5. - P. 690-699. doi: 10.1111/j.1524-475X.2009.00523.x.
24. Kirker, K. R. Differential effects of planktonic and biofilm MRSA on human fibroblasts / K. R. Kirker, G. A. James, P. Fleckman, J. E. Olerud, P. S. Stewart // Wound repair and regeneration : official publication of the Wound Healing Society and the European Tissue Repair Society. - 2012. - Vol. 20, № 2. - 253-261. doi: 10.1111/j.1524-475X.2012.00769.x.
25. Kuehn, C. Economic implications of infections of implantable cardiac devices in a single institution / C. Kuehn, K. Graf, W. Heuer, A. Hilfiker, I. F. Chaberny, M. Stiesch, A. Haverich // European journal of cardio-thoracic surgery : official journal of the European Association for Cardio-thoracic Surgery. - 2010. - Vol. 37, № 4. -P. 875-879. doi: 10.1016/j.ejcts.2009.10.018.
26. Lewis, K. Persister cells and the riddle of biofilm survival / K. Lewis // Biochemistry (Moscow). - 2005. -Vol. 70, № 2. - P. 267-274.
27. Liao, J. The MerR-like regulator BrlR confers biofilm tolerance by activating multidrug-efflux pumps in Pseudomonas aeruginosa biofilms / J. Liao, M. J. Schurr, K. Sauer // Journal of bacteriology. - 2013. - Vol. 195, № 15. - P. 3352-3363. doi: 10.1128/JB.00318-13.
28. Mah, T. F. Mechanisms of biofilm resistance to antimicrobial agents / T. F. Mah, G. A. O'Toole // Trends in microbiology. - 2001. - Vol. 9, № 1. - P. 34-39.
29. Nwodo, U. Bacterial exopolysaccharides: functionality and prospects / U. Nwodo, G. Ezeikel, A. Okoh // International journal of molecular sciences. - 2012. - Vol. 13, № 11. - P. 14002-14015. doi: 10.3390/ijms131114002.
30. Patel, R. Biofilms and antimicrobial resistance / R. Patel // Clinical orthopaedics and related research. -2005. - Vol. 437. - P. 41-47.
31. Popat, R. Quorum-sensing and cheating in bacterial biofilms / R. Popat, S. A. Crusz, M. Messina, P. Williams, S. A. West, S. P. Diggle // Proceedings. Biological sciences. - 2012. - Vol. 279, № 1748. - P. 4765-4771. doi: 10.1098/rspb.2012.1976.
32. Rajput, A. aBiofilm : a resource of anti-biofilm agents and their potential implications in targeting antibiotic drug resistance / A. Rajput, A. Thakur, S. Sharma, M. Kumar // Nucleic acids research. - 2018. -Vol. 46, № D1. -P. D894-D900. doi:10.1093/nar/gkx1157.
33. Sohail, M. R. Management and outcome of permanent pacemaker and implantable cardioverter-defibrillator infections / M. R. Sohail, D. Z. Uslan, A. H. Khan, P. A. Friedman, D. L. Hayes, W. R. Wilson, J. M. Steckelberg, S. Stoner, L. M. Baddour // Journal of the American College of Cardiology. - 2007. - Vol. 49, № 18. - P. 1851-1859. doi: 10.1016/j.jacc.2007.01.072.
34. Stewart, P. S. Antimicrobial Tolerance in Biofilms / P. S. Stewart // Microbiology spectrum. - 2015. -Vol. 3, № 3. - MB-0010-2014. doi: 10.1128/microbiolspec.MB-0010-2014.
35. Stoodley, P. Biofilm as complex differentiated communities / P. Stoodley, K. Sauer, D. G. Davies, J. W. Costerton // Annual review of microbiology. - 2002. - Vol. 56. - P. 187-209. doi: 10.1146/annurev.micro.56.012302.160705.
36. Suleman, L. Extracellular Bacterial Proteases in Chronic Wounds : A Potential Therapeutic Target? / L. Suleman // Advances in wound care. - 2016. - Vol. 5, № 10. - P. 455-463. doi: 10.1089/wound.2015.0673.
37. Szomolay, B. Adaptive responses to antimicrobial agents in biofilms / B. Szomolay, I. Klapper, J. Dockery, P. S. Stewart // Environmental microbiology. - 2005. - Vol. 7, № 8. - P. 1186-1191. doi: 10.1111/j.1462-2920.2005.00797.x.
38. Vuong, C. A crucial role for exopolysaccharide modification in bacterial biofilm formation, immune evasion, and virulence / C. Vuong, S. Kocianova, J. M. Voyich, Y. Yao, E. R. Fischer, F. R. DeLeo, M. J Otto // The Journal of biological chemistry. - 2004. - Vol. 279, № 52. - P. 54881-54886.
39. Werner, E. Stratified growth in Pseudomonas aeruginosa biofilms / E. Werner, F. Roe, A. Bugnicourt, M. J. Franklin, A. Heydorn, S. Molin, B. Pitts, P. S. Stewart // Applied and environmental microbiology. - 2004. -Vol. 70, № 10. - P. 6188-6196. doi: 10.1128/AEM.70.10.6188-6196.2004.
40. Zhang, L. Involvement of a novel efflux system in biofilm-specific resistance to antibiotics / L. Zhang, T. F. Mah // Journal of bacteriology. - 2008. - Vol. 190, № 13. - P. 4447-4452. doi: 10.1128/JB.01655-07.
References
1. Beloborodova N. V., Bayramov I. T. Rol' mikrobnykh soobshchestv ili bioplenok v kardiokhirurgii [Role of microbial associations or biofilms in cardiosurgery]. Antibiotiki i khimioterapiya [Antibiotics and Chemotherapy], 2008, vol. 53, no. 11-12, pp. 44-59.
2. Golub A. V., Bakterial'nye bioplenki - novaya tsel' terapii? [Bacterial Biofilms - a New Therapeutic Target?]. Klinicheskaya mikrobiologiya i antimikrobnaya khimioterapiya [Clinical Microbiology and Antimicrobial Chemotherapy], 2012, vol. 14, no. 1, pp. 23-29.
3. Il'ina T. S., Romanova Yu. M., Gintsburg A. L. Bioplenki kak sposob sushchestvovaniya bakteriy v okruz-hayushchey srede i organizme khozyaina: fenomen, geneticheskiy kontrol' i sistemy regulyatsii ikh razvitiya [Biofilms as a mode of existence of bacteria in external environment and host body: The phenomenon, genetic control, and regulation systems of development]. Genetika [Genetics], 2004, vol. 40, no. 11, pp. 1445-1456.
4. Mazlov A. M., Vorontseva K. P., Bulakh N. A. Optimizatsiya ispol'zovaniya antibakterial'nykh preparatov v akusherskom observatsionnom otdelenii oblastnogo perinatal'nogo tsentra [Optimizing the use of antibacterial drugsin the obstetric observational department of the regional perinatal center]. Materialy III mezhdunarodnoy konferentsii Pri-kaspiyskikh gosudarstv "Aktual'nye voprosy sovremennoy meditsiny" [Materials of III International Conference of the Caspian States "Actual issues of modern medicine". 4-5 October 2018]. Astrakhan', Astrakhan State Medical University, 2018, pp. 116-117.
5. Mazlov A. M., Davydova A. V. Pravovye osnovy i nravstvennost' provedeniya biomeditsinskogo eksperi-menta na cheloveke [Legal bases and morality of carrying out the biomedical experiment on the person]. Colloquium-journal, 2018, no. 11-10 (22), pp. 37-38.
6. Mardanova A. M., Kabanov D. A., Rudakova N. L., Sharipova M. R. Bioplenki: osnovnye metody issledo-vaniya: uchebno-metodicheskoe posobie [Biofilms: basic research methods: a teaching aid]. Kazan', Kazan Federal University, 2016, 42 p.
7. Nozhevnikova A. I., Bochkova E. A., Plaunov V. K. Mul'tividovye bioplenki v ekologii, meditsine i bio-tekhnologii [Multi-species biofilms in ecology, medicine, and biotechnology]. Mikrobiologiya [Microbiology], 2015, vol. 84, no. 6, pp. 623-644.
8. Khmel' I. A. Bioplenki bakteriy i svyazannye s nimi trudnosti meditsinskoy praktiki [Bacterial biofilms and the associated difficulties of medical practice]. Available at: https://img.ras.ru/files/center/biofilms.doc (accessed 10 November 2018).
9. Aguilar C., Bertani I., Venturi V. Quorum-Sensing system and stationary-phase sigma factor (rpoS) of the onion pathogen Burkholderia cepacia genomovar I type strain ATCC 25416. Applied and environmental microbiology, 2003, vol. 69, no. 3, pp. 1739-1747.
10. Anderson G. G., O'Toole G. A. Innate and induced resistance mechanisms of bacterial biofilms. Current topics in microbiology and immunology, 2008, vol. 322, pp. 85-105.
11. Biofilms infection, and antimicrobial therapy. Ed. J. Pace, M. Rupp, R. Finch. Abingdon:Taylor&Francis Group LLC., 2006, pp. 520.
12. Briandet R., Lacroix-Gueu P., Renault M., Lecart S., Meylheuc T., Bidnenko E., Steenkeste K., Bellon-Fontaine M. N., Fontaine-Aupart M. P. Fluorescence correlation spectroscopy to study diffusion and reaction of bacteriophages inside biofilms. Applied and environmental microbiology, 2008, vol. 74, no. 7, pp. 2135-2143. doi: 10.1128/AEM.02304-07.
13. Costerton J. W., Lewandowski Z., Caldwell D. E., Korber D. R., Lappin-Scott H. M. Microbial biofilms. Annual review of microbiology, 1995, vol. 49, pp. 711-745.
14. Costerton W., Veeh R., Shirtliff M., Pasmore M., Post C., Ehrlich G. The application of biofilm science to the study and control of chronic bacterial infections. The Journal of clinical investigation, 2003, vol. 112, no. 10, pp. 1466-1477. doi: 10.1172/JCI20365.
15. Darouiche R. O. Treatment of infections associated with surgical implants. The New England journal of medicine., 2004, vol. 350, no. 14, pp. 1422-1429. doi: 10.1056/NEJMra035415.
16. Donlan R. M. Biofilm elimination on intravascular catheters: important considerations for the infectious disease practitioner. Clinical infectious diseases: an official publication of the Infectious Diseases Society of America, 2011, vol. 52, no. 8, pp. 1038-1045. doi: 10.1093/cid/cir077.
17. Dunne W. M. Jr. Bacterial adhesion: seen any good biofilms lately? Clinical microbiology reviews., 2002, vol. 15, no. 2, pp. 155-166.
18. Flemming H. C., Wingender J. The biofilm matrix. Nature reviews. Microbiology, 2010, vol. 8, no. 9, pp. 623-633. doi: 10.1038/nrmicro2415.
19. Gefen O., Chekol B., Strahilevitz J., Balaban N. Q. TDtest: easy detection of bacterial tolerance and persistence in clinical isolates by a modified disk-diffusion assay. Scientific reports, 2017, vol. 7, Article no. 41284. doi: 10.1038/srep41284.
20. Hall-Stoodley L., Costerton J. W., Stoodley P. Bacterial biofilms: from the natural environment to infectious diseases. Nature reviews. Microbiology, 2004, vol. 2, no. 2, pp. 95-108.
21. Hentzer M., Givskov M., Eberl L. Quorum sensing in biofilms: Gossip in slime city. In Microbial Biofilms. Ed. M. Ghannoum, G.A. O'Toole. Washington, ASM Press, 2004, pp. 118-140. doi: 10.1128/9781555817718.ch7.
22. Keren I., Kaldalu N., Spoering A., Wang Y. P, Lewis K. Persister cells and tolerance to antimicrobials. FEMS microbiology letters, 2004, vol. 230, no. 1., pp. 13-18. doi: 10.1016/S0378-1097(03)00856-5.
23. Kirker K. R., Secor P. R., James G. A., Fleckman P., Olerud J. E., Stewart P. S. Loss of viability and induction of apoptosis in human keratinocytes exposed to Staphylococcus aureus biofilms in vitro. Wound repair and regeneration: official publication of the Wound Healing Society and the European Tissue Repair Society, 2009, vol. 17, no. 5, pp. 690-699. doi: 10.1111/j.1524-475X.2009.00523.x.
24. Kirker K. R., James G. A., Fleckman P., Olerud J. E., Stewart P. S. Differential effects of planktonic and biofilm MRSA on human fibroblasts. Wound repair and regeneration: official publication of the Wound Healing Society and the European Tissue Repair Society, 2012, vol. 20, no. 2, pp. 253-261. doi: 10.1111/j.1524-475X.2012.00769.x.
25. Kuehn C., Graf K., Heuer W., Hilfiker A., Chaberny I. F., Stiesch M., Haverich A. Economic implications of infections of implantable cardiac devices in a single institution. European journal of cardio-thoracic surgery: official journal of the European Association for Cardio-thoracic Surgery, 2010, vol. 37, no. 4, pp. 875-879. doi: 10.1016/j.ejcts.2009.10.018.
26. Lewis K. Persister cells and the riddle of biofilm survival. Biochemistry (Moscow), 2005, vol. 70, no. 2, pp. 267-274.
27. Liao J., Schurr M. J., Sauer K. The MerR-like regulator BrlR confers biofilm tolerance by activating mul-tidrug-efflux pumps in Pseudomonas aeruginosa biofilms. Journal of bacteriology, 2013, vol. 195, no. 15, pp. 3352-3363. doi: 10.1128/JB.00318-13.
28. Mah T. F., O'Toole G. A. Mechanisms of biofilm resistance to antimicrobial agents. Trends in microbiology, 2001, vol. 9, no. 1, pp. 34-39.
29. Nwodo U., Ezeikel G., Okoh A. Bacterial exopolysaccharides: functionality and prospects. International journal of molecular sciences, 2012, vol. 13, no. 11, pp. 14002-14015. doi: 10.3390/ijms131114002.
30. Patel R. Biofilms and antimicrobial resistance. Clinical orthopaedics and related research, 2005, vol. 437, p. 41-47.
31. Popat R., Crusz S. A., Messina M., Williams P., West S. A., Diggle S. P. Quorum-sensing and cheating in bacterial biofilms. Proceedings. Biological sciences, 2012, vol. 279, no. 1748, pp. 4765-4771. doi: 10.1098/rspb.2012.1976.
32. Rajput A., Thakur A., Sharma S., Kumar M. aBiofilm: a resource of anti-biofilm agents and their potential implications in targeting antibiotic drug resistance. Nucleic acids research, 2018, vol. 46, no. D1, pp. D894-D900. doi: 10.1093/nar/gkx1157.
33. Sohail M. R., Uslan D. Z., Khan A. H., Friedman P. A., Hayes D. L., Wilson W. R., Steckelberg J. M., Stoner S., Baddour L. M. Management and outcome of permanent pacemaker and implantable cardioverter-defibrillator infections. Journal of the American College of Cardiology, 2007, vol. 49, no. 18, pp. 1851-1859. doi: 10.1016/j.jacc.2007.01.072.
34. Stewart P. S. Antimicrobial Tolerance in Biofilms. Microbiology spectrum, 2015, vol. 3, no. 3, MB-0010-2014. doi: 10.1128/microbiolspec.MB-0010-2014.
35. Stoodley P., Sauer K., Davies D. G., Costerton J. W. Biofilm as complex differentiated communities. Annual review of microbiology, 2002, vol. 56, pp. 187-209. doi: 10.1146/annurev.micro.56.012302.160705.
36. Suleman L. Extracellular Bacterial Proteases in Chronic Wounds: A Potential Therapeutic Target? Advances in wound care, 2016, vol. 5, no. 10, pp. 455-463. doi: 10.1089/wound.2015.0673.
37. Szomolay B., Klapper I., Dockery J., Stewart P. S. Adaptive responses to antimicrobial agents in biofilms. Environmental microbiology, 2005, vol. 7, no. 8, pp. 1186-1191. doi: 10.1111/j.1462-2920.2005.00797.x.
38. Vuong C., Kocianova S., Voyich J. M., Yao Y., Fischer E. R., DeLeo F. R., Otto M. J. A crucial role for exopolysaccharide modification in bacterial biofilm formation, immune evasion, and virulence. The Journal of biological chemistry, 2004, vol. 279, no. 52, pp. 54881-54886.
39. Werner E., Roe F., Bugnicourt A., Franklin M. J., Heydorn A., Molin S., Pitts B., Stewart P. S. Stratified growth in Pseudomonas aeruginosa biofilms. Applied and environmental microbiology, 2004, vol. 70, no. 10, pp. 6188-6196. doi: 10.1128/AEM.70.10.6188-6196.2004.
40. Zhang L., Mah T. F. Involvement of a novel efflux system in biofilm-specific resistance to antibiotics. Journal of bacteriology, 2008, vol. 190, no. 13, pp. 4447-4452. doi: 10.1128/JB.01655-07.
