Determination of prophylactic and therapeutic effectiveness of probiotic strain Escherichia coli 39-SN

Obecnie istotne jest zachowanie i wychowanie zdrowych, dobrze rozwiniętych nowonarodzonych zwierząt przystosowanych do nowych warunków, które stanowią podstawę do zwiększenia wydajności chowu zwierząt. Choroby przewodu pokarmowego powodują główne straty młodych zwierząt. Ostre choroby przewodu pokarmowego cieląt, jagniąt, prosiąt i kurcząt są w Kazachstanie szeroko rozpowszechnione.

Badanie ma na celu opracowanie konkurencyjnej kompozycji leczniczej i profilaktycznej opartej na probiotycznych szczepach bakterii. W badaniach uwzględniono nowoczesne certyfikowane i standaryzowane badania biochemiczne, mikrobiologiczne, biologii molekularnej . Właściwości morfologiczne, kulturowe i biochemiczne kultur badano zgodnie z ogólnie przyjętymi schematami. Do matematycznej obróbki wyników wykorzystano standardowe metody wyznaczania średnich i ich błędów średnich.

Najczęstszymi metodami zwalczania chorób u młodych zwierząt są antybiotyki, sulfonamidy i nitrofurany. Jednak stosowanie środków przeciwbakteryjnych często prowadzi do śmierci normalnej mikroflory, zaburzania mikrobiocenozy przewodu pokarmowego, pojawienia się drobnoustrojów o oporności na leki oraz obniżenia jakości produktu. W związku z tym bardzo istotny jest kierunek biotechnologii zaangażowany w rozwój i tworzenie przyjaznych dla środowiska preparatów mikrobiologicznych o skuteczności profilaktycznej. Przedstawiono dane dotyczące skuteczności profilaktycznej i terapeutycznej probiotycznego szczepu  Escherichia coli  39-SN.

Białko  C zawierające TIR  (TcpC) uropatogennego  szczepu Escherichia coli  CFT073 moduluje odporność wrodzoną poprzez zakłócanie receptora Toll-podobnego i kaskady sygnalizacji zapalnej NALP3.

• Podczas infekcji dróg moczowych patogen napotyka na nabłonkowe i wrodzone komórki odpornościowe i replikuje się o kilka rzędów wielkości. W związku z tym przeanalizowaliśmy, czy te typy komórek, a także gęstość patogenu, indukują niedawno zdefiniowany promotor genu CFT073  tcpC  do tłumienia wrodzonej odpowiedzi immunologicznej.
• Stosując konstrukty reporterowe stwierdziliśmy, że linia komórek uroepitelialnych T24/83 i linia komórek monocytowych THP-1 indukowały  promotor tcpC  . Różnicowanie monocytowych komórek THP-1 do makrofagów zwiększyło ich potencjał włączania promotora. Związany z komórkami CFT073 wykazywał najwyższą aktywność promotora. Ponieważ potas stanowi najliczniejszy jon wewnątrzkomórkowy i jest wydzielany w celu indukowania inflamasomu NLRP3, przetestowaliśmy jego zdolność do aktywacji  promotora tcpC  .
• Potas indukował promotor z wysoką wydajnością. Sód, który jest wzbogacony w korze nerek, powodując przeciwbakteryjne nadmierne zasolenie, również indukował  promotor tcpC  . Wreszcie gęstość bakterii modulowała   aktywność promotora tcpC .
• W poszukiwaniu białek regulujących promotor odkryliśmy, że białko wiążące DNA H-NS tłumi aktywność promotora. Podsumowując, różne typy komórek i sole obecne w nerkach są w stanie indukować  promotor tcpC  i mogą wyjaśniać mechanizm indukcji TcpC podczas infekcji nerek uropatogennymi  szczepami E. coli .
• Odporna na karbapenemy Escherichia coli (E. coli) wzbudza coraz większe zainteresowanie na całym świecie, zwłaszcza pod względem oporności na imipenem (IMP).
• Mechanizm molekularny oporności na IMP pozostaje niejasny. To badanie miało na celu zbadanie mechanizmów oporności IMP u E. coli. Wrażliwy szczep Sx181-0-1 został zaindukowany do szczepów opornych przez adaptacyjną ewolucję laboratoryjną.

Spektrum lekooporności mierzono metodą dyfuzji krążkowej i rozcieńczenia w mikrobulionie.

Do analizy niesynonimicznych polimorfizmów pojedynczego nukleotydu (nsSNP) między pierwotnym szczepem podatnym a szczepem opornym zastosowano sekwencjonowanie i resekwencjonowanie całego genomu.

Poziomy ekspresji tych genów z nsSNPs zidentyfikowano za pomocą ilościowej PCR w czasie rzeczywistym (RT-qPCR). W indukowanym 15 pokoleniu pojawił się fenotyp oporności (czas indukcji = 183 godz.). Sx181-32 i Sx181-256, które miały minimalne hamujące stężenia IMP wynoszące 8 i 64 µg mL-1, zostały wyizolowane podczas ciągłej podhodowli odpowiednio wystawionej na rosnące stężenia IMP. Zaobserwowano dziewiętnaście nsSNP zarówno w Sx181-32, jak i Sx181-256, w tym rpsU, sdaC, zwf, ttuC, araJ, dacC, mrdA, secF, dacD, lpxD, mrcB, ftsI, envZ i dwa nieznane geny funkcji (orf01892 i orf01 ).

Spośród tych 15 genów pięć genów (dacC, mrdA, lpxD, mrcB i ftsI) było głównie zaangażowanych w syntezę ściany komórkowej. mrdA (V338A, L378P i M574I) i mrcB (P784L, A736V i T708A) miały odpowiednio trzy podstawienia aminokwasów. Poziomy ekspresji rpsU, ttuC i orf01933 były podwyższone zarówno w Sx181-32, jak i Sx181-256 w porównaniu z Sx181-0-1. Poziomy ekspresji tych genów były podwyższone w Sx181-256, z wyjątkiem araJ. Bakterie rozwinęły oporność na środki przeciwdrobnoustrojowe poprzez regulację różnych procesów biologicznych, wśród których najbardziej zaangażowana jest synteza ściany komórkowej (dacC, mrdA, lpxD, mrcB i ftsI). Połączone mutacje genów mrdA, envZ i ftsI mogą zwiększać oporność na IMP. Nasze badanie może lepiej zrozumieć mechanizm molekularny leżący u podstaw oporności E. coli na IMP.

Enterotoksygenne szczepy Escherichia coli (ETEC) są główną przyczyną biegunki u dzieci i podróżnych.

Opracowanie skutecznych szczepionek przeciwko tej heterologicznej grupie okazało się trudne ze względu na zróżnicowaną naturę toksyn i adhezyn, które determinują ich patologię.

Opracowano multiwalentną szczepionkę kandydującą przy użyciu platformy wakcynologicznej wieloepitopowego antygenu fuzyjnego (MEFA) i wykazano, że skutecznie wywołuje szerokie reakcje ochronne w postaci przeciwciał u myszy i świń . Jednak w tych systemach nie zmierzono bezpośredniej ochrony przed kolonizacją jelita cienkiego przez ETEC. Wiadomo, że kolonizacja szczepów ETEC jest czynnikiem decydującym o wynikach choroby i jest zależna od adhezyny.

W tym badaniu opracowaliśmy niechirurgiczny model kolonizacji królików, aby zbadać ochronę immunologiczną przed kolonizacją ETEC u królików. Przetestowaliśmy zdolność antygenu adhezyny opartego na szczepionce MEFA, w połączeniu z adiuwantem dmLT, do indukowania szerokich odpowiedzi immunologicznych i ochrony przed kolonizacją jelita cienkiego królika przez ETEC. Nasze wyniki wskazują, że kandydat na szczepionkę, antygen MEFA, wywołuje u królików przeciwciała, które reagują na siedem adhezyn zawartych w jego konstrukcji i chroni przed kolonizacją szczepu prowokacyjnego, który konsekwentnie kolonizuje naiwne króliki.