Оценка эффективности коллоидного серебра для ингибирования образования биоплёнки у возбудителей бронхопневмонии телят

Микроорганизмы, способные образовывать биоплёнку, значительно устойчивы к воздействию антибиотиков и бактериофагов. Болезни крупного рогатого скота, вызванные биоплёнкообразующими возбудителями, представляют собой серьёзную проблему для скотоводства, поскольку наличие биоплёнки затрудняет применение имеющихся лечебных препаратов. Кроме того, из-за различий в концентрации антибиотиков в биопленке микробные клетки часто подвергаются воздействию концентраций ниже ингибирующих и могут выработать устойчивость. Глобальный рост устойчивости к противомикробным и химиотерапевтическим препаратам представляет собой серьёзную проблему в скотоводстве. Матрица внеклеточных полимерных веществ внутри биоплёнок может физически препятствовать проникновению антибиотиков и бактериофагов, что так же способствует выживанию и распространению бактерий с множественной лекарственной резистентностью среди сельскохозяйственных животных. Поэтому необходим поиск эффективных методов для борьбы с микроорганизмами, образующими биоплёнку. Наночастицы серебра (Ag) хорошо известны своим бактерицидным действием и способностью снижать синтез бактериальных биоплёнок. Поэтому коллоидное серебро, состоящее из наночастиц серебра, является привлекательным дополнением к имеющимся лечебно-профилактическим мероприятиям в животноводстве. В ходе проведённого исследования нами оценена интенсивность биоплёнкообразования возбудителей бронхопневмонии телят (Escherichia coli (n=30), Klebsiella pneumoniae (n=10), Proteus mirabilis (n=15), Proteus vulgaris (n=10), Pseudomonas aeruginosa (n=7), Moraxella bovoculi (n=5), Mannheimia haemolytica (n=6)) спектрофотометрическим методом в условиях отсутствия ингибиторов и при внесении коллоидного серебра. Полученные результаты демонстрируют потенциальную возможность включения коллоидного серебра в комплекс лечебно-профилактических мероприятий для борьбы с возбудителями бронхопневмонии молодняка крупного рогатого скота, способными образовывать биоплёнку.

1. Adams, J L, and R J McLean. “Impact of rpoS deletion on Escherichia coli biofilms.” Applied and environmental microbiology vol. 65,9 (1999): 4285-7. doi:10.1128/AEM.65.9.4285-4287.1999

2. Algburi A, Comito N, Kashtanov D, Dicks LMT, Chikindas ML. Control of Biofilm Formation: Antibiotics and Beyond. Appl Environ Microbiol. 2017 Jan 17;83 (3):e02508-16. doi: 10.1128/AEM.02508-16. Erratum in: Appl Environ Microbiol. 2017 Mar 2;83(6):e00165-17. doi: 10.1128/AEM.00165-17. PMID: 27864170; PMCID: PMC5244297.

3. Donlan RM, Costerton JW. Biofilms: survival mechanisms of clinically relevant microorganisms. Clin Microbiol Rev. 2002 Apr;15(2):167-93. doi: 10.1128/CMR.15.2.167-193.2002. PMID: 11932229; PMCID: PMC118068.

4. Evans DJ, Allison DG, Brown MR, Gilbert P. Effect of growth-rate on resistance of gram-negative biofilms to cetrimide. J Antimicrob Chemother. 1990 Oct;26(4):473-8. doi: 10.1093/jac/26.4.473. PMID: 2254220.

5. Flemming HC, Wingender J, Szewzyk U, Steinberg P, Rice SA, Kjelleberg S. Biofilms: an emergent form of bacterial life. Nat Rev Microbiol. 2016 Aug 11;14(9):563-75. doi: 10.1038/nrmicro.2016.94. PMID: 27510863.

6. Kalishwaralal K, BarathManiKanth S, Pandian SR, Deepak V, Gurunathan S. Silver nanoparticles impede the biofilm formation by Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus epidermidis. Colloids Surf B Biointerfaces. 2010 Sep 1;79(2):340-4. doi: 10.1016/j.colsurfb.2010.04.014. Epub 2010 Apr 22. PMID: 20493674.

7. Limayem, Alya et al. “Evaluation of bactericidal effects of silver hydrosol nanotherapeutics against Enterococcus faecium 1449 drug resistant biofilms.” Frontiers in cellular and infection microbiology vol. 12 1095156. 11 Jan. 2023, doi:10.3389/fcimb.2022.1095156

8. Morones JR, Elechiguerra JL, Camacho A, Holt K, Kouri JB, Ramírez JT, Yacaman MJ. The bactericidal effect of silver nanoparticles. Nanotechnology. 2005 Oct;16 (10):2346-53. doi: 10.1088/0957-4484/16/10/059. Epub 2005 Aug 26. PMID: 20818017.

9. O'Toole GA, Kolter R. Initiation of biofilm formation in Pseudomonas fluorescens WCS365 proceeds via multiple, convergent signalling pathways: a genetic analysis. Mol Microbiol. 1998 May;28(3):449-61. doi: 10.1046/j.1365-2958.1998.00797.x. PMID: 9632250.

10. Rice, Scott A et al. “Next-generation studies of microbial biofilm communities.” Microbial biotechnology vol. 9,5 (2016): 677 -80. doi:10.1111/1751-7915.12390

11. Suci PA, Mittelman MW, Yu FP, Geesey GG. Investigation of ciprofloxacin penetration into Pseudomonas aeruginosa biofilms. Antimicrob Agents Chemother. 1994 Sep;38(9):2125-33. doi: 10.1128/ AAC.38.9.2125. PMID: 7811031; PMCID: PMC284696.

12. Townsley, Loni, and Elizabeth A Shank. “Natural-Product Antibiotics: Cues for Modulating Bacterial Biofilm Formation.” Trends in microbiology vol. 25,12 (2017): 1016- 1026. doi:10.1016/j.tim.2017.06.003

13. Tresse O, Jouenne T, Junter GA. The role of oxygen limitation in the resistance of agar-entrapped, sessile-like Escherichia coli to aminoglycoside and beta-lactam antibiotics. J Antimicrob Chemother. 1995 Sep;36 (3):521-6. doi: 10.1093/jac/36.3.521. PMID: 8830016.

14. van der Fels-Klerx, H J et al. “An economic model to calculate farm-specific losses due to bovine respiratory disease in dairy heifers.” Preventive veterinary medicine vol. 51,1-2 (2001): 75-94. doi:10.1016/s0167-5877(01)00208-2

15. Антимикробная активность цефинеля при респираторных болезнях телят / Е. Е. Айшпур, С. А. Нычик, Н. В. Сапон, Д. О. Тополь // Ветеринарна біотехнологія. – 2015. – № 26(26). – С. 12-19.

16. Антоневский И. В., Плешакова В. И., Лещёва Н. А. БИОПЛЕНКООБРАЗУЮЩАЯ МИКРОФЛОРА В СТРУКТУРЕ МИКРООРГАНИЗМОВ, ВЫДЕЛЕННЫХ ОТ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ И ДОМАШНИХ ЖИВОТНЫХ // Ученые записки КГАВМ им. Н.Э. Баумана. 2025. №1. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/ bioplenkoobrazuyuschaya-mikroflora-vstrukture-mikroorganizmov-vydelennyh-otselskohozyaystvennyh-i-domashnihzhivotnyh (дата обращения: 02.06.2025).

17. Галимзянов Халил Мингалиевич, Башкина Ольга Александровна, Досмуханова Эльмира Галиевна, Абдрахманова Радмила Охасовна, Демина Юлия Заурбековна, Даудова Адиля Джигангировна, Алешкин Андрей Владимирович, Несвижский Юрий Владимирович, Рыбкин Владимир Семенович, Афанасьев Станислав Степанович, Чикобава Мераб Георгиевич, Аршба Илона Мурмановна, Ру бальский Максим Олегович, Рубальский Евгений Олегович Клиническое значение биопленкообразования у бактерий // Астраханский медицинский журнал. 2018. №4. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/klinicheskoe-znacheniebioplenkoobrazovaniya-u-bakteriy (дата обращения: 17.05.2025).

18. Гинзгеймер Ирина Александровна, Зайцева Елена Владимировна АНАЛИЗ РАСПРОСТРАНЕННОСТИ ШТАММОВ ESKAPE И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИХ УСТОЙЧИВОСТИ К АНТИБИОТИКАМ // Ученые записки Брянского государственного университета. 2023. №4 (32). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/analizrasprostranennosti-shtammov-eskape-iopredelenie-ih-ustoychivosti-k-antibiotikam (дата обращения: 04.06.2025).

19. Киянчук, М. В. Анализ биохимических, культуральных и морфологических свойств мannheimia haemolytica, выделенной из носоглоточной слизи телят / М. В. Киянчук // Ветеринарная лабораторная практика : Сборник статей и докладов на международной научно-практической конференции, Санкт-Петербург, 17–21 апреля 2023 года. – Санкт-Петербург: Санкт-Петербургская государственная академия ветеринарной медицины, ВВМ, 2023. – С. 29-31. – EDN QMFZUC.

20. Патент RU 2 795 607 C1. Способ исследования борьбы с биопленками Staphylococcus aureus препаратом на основе наночастиц серебра и диметилсульфоксида. Заявитель: Нефедова Е. В.; опубл. 2023

21. Патент RU2441650C1. Способ лечения бронхопневмонии у телят. Заявитель: Рецкий М. И.; опубл. 2010 22. Филипов И. Г., Чеходариди Ф. Н. БРОНХОПНЕВМОНИЯ ТЕЛЯТ (ДИАГНОСТИКА, СИМПТОМАТИКА, ЛЕЧЕНИЕ) // Ученые записки КГАВМ им. Н.Э. Баумана. 2022. №1. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/bronhopnevmoniya-telyat-diagnostika-simptomatika-lechenie (дата обращения: 28.05.2025).

22. Чеботарь Игорь Викторович, Маянский А. Н., Кончакова Е. Д., Лазарева А. В., Чистякова В. П. Антибиотикорезистентность биоплёночных бактерий // КМАХ. 2012. №1. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/antibiotikorezistentnost-bioplyonochnyhbakteriy (дата обращения: 28.05.2025).

23. Шамина Ольга Вячеславовна, Самойлова Екатерина Александровна, Новикова Ирина Евгеньевна, Лазарева Анна Валерьевна KLEBSIELLA PNEUMONIAE: МИКРОБИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА, АНТИБИОТИКОРЕЗИСТЕНТНОСТЬ И ВИРУЛЕНТНОСТЬ // Российский педиатрический журнал. 2020. №3. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/klebsiella-pneumoniaemikrobiologicheskaya-harakteristikaantibiotikorezistentnost-i-virulentnost (дата обращения: 28.05.2025).