Завантажити повний текст у PDF

Bìol. Tvarin. 2023; 25 (2): 23–32.
https://doi.org/10.15407/animbiol25.02.023
Received 02.03.2023 ▪ Revision 15.04.2023 ▪ Accepted 25.06.2023 ▪ Published online 30.06.2023

---

Чутливість до антибактеріальних препаратів штамів Bacillus spp. з високим рівнем антагоністичної активності для виготовлення пробіотиків

О. М. Чечет, В. Л. Коваленко, О. І. Горбатюк, Н. В. Курята, Г. А. Бучковська, І. В. Мусієць, Л. В. Шалімова, Д. О. Ординська, Л. В. Баланчук, Н. В. Щур, Л. В. Тогачинська

Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам необхідно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Державний науково-дослідний інститут з лабораторної діагностики і ветеринарно-санітарної експертизи,
вул. Донецька, 30, м. Київ, 03151, Україна

---

Розвиток органічного тваринництва, зокрема птахівництва, на який націлена Україна, потребує кардинальної зміни підходів щодо профілактики та лікування інфекційних захворювань. Макроорганізм і мікробіота шлунково-кишкового тракту становлять єдину екологічну систему з гомеостатичною рівновагою. Проте її порушення загрожує виникненням у птиці дисбалансу нормофлори кишечника і розвитку захворювань бактеріальної етіології. З огляду на це зростає потреба у розробці та застосуванні пробіотичних препаратів. Високий антагоністичний потенціал бактерій роду Bacillus щодо інших патогенів викликає науковий і виробничий інтереси щодо розробки пробіотиків з залученням їх до складу означених бактерій як альтернативи антибіотикам. Але через наявність ризиків прямої передачі R-плазмід антибіотикорезистентності біотичній мікрофлорі шлунково-кишкового тракту разом з пробіотичними штамами за набуття нею резистентності, перспективні штами бактерій роду Bacillus повинні бути перевіреними на чутливість до антибіотичних препаратів. Відібрані нами перспективні пробіотичні з високим рівнем антагонізму штами Bacillus subtilis Bs-5 і Bs-9, Bacillus licheniformis Bfl-1 і Bfl-4, Bacillus coagulans Bcg-5, Bacillus amyloliquefaciens Baf-1 і Baf-3 проявляли повну чутливість до застосованих антибіотиків — представників груп карбапенемів, фторхінолонів, глікопептидів, лінкозамідів, макролітів та оксазолідонів. Ці штами були рекомендовані як пробіотичні, антибіотикочутливі, безпечні, перспективні для використання у конструюванні пробіотичних препаратів. Одержані результати лабораторних досліджень інших штамів B. subtilis, B. licheniformis, B. coagulans, B. amyloliquefaciens засвідчили присутність серед них бактерій, полірезистентних до антибіотиків груп фторхінолонів, карбапенемів, макролідів і глікопептидів.

Ключові слова: антибіотикорезистентність, антагоністична активність, пробіотичні штами, Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis, Bacillus coagulans, Bacillus amyloliquefaciens

1. ---

   Ashraf R, Shah NP. Immune system stimulation by probiotic microorganisms. Rev. Food Sci. Nutr. 2014; 54 (7): 938–956. DOI: 10.1080/10408398.2011.619671.
2. Babenko LP, Tymoshok NO, Safronova LA, Demchenko OM, Zaitseva GM, Lazarenko LM, Spivak MJ. Antimicrobial and therapeutic effect of probiotics in cases of experimental purulent wounds. Diversity. 2022; 30 (1): 22–30. DOI: 10.15421/012203.
3. Behnsen J, Deriu E, Sassone-Corsi M, Raffatellu M. Probiotics: properties, examples, and specific applications. CSH Perspect. Med. 2013; 3 (3): a010074. DOI: 10.1101/cshperspect.a010074.
4. Cassir N, Rolain JM, Brouqui P. A new strategy to fight antimicrobial resistance: the revival of old antibiotics. Microbiol. 2014; 5: 551 p. DOI: 10.3389/fmicb.2014.00551.
5. Chechet OM, Kovalenko VL, Horbatyuk OI, Gaidei OS, Kravtsova OL, Andriyashchuk VO, Musiets IV, Ordynska DO. Antagonistic properties of a probiotic preparation with bacteria of the genera Bacillus and Enterococcus. Mech. Biosys. 2022; 13 (4): 362–366. DOI: 10.15421/022247.
6. Cherny N, Kulak V. The resistance and productivity of rabbits at use of probiotic “Evitaliya” in terms of regulatory climate. Mess. LNUVMBT Ser. Vet. Sci. 2016; 18 (2/66): 192–196. DOI: 10.15421/nvlvet6639.
7. Dyshlyuk NV, Orlova AV. Structure’s features of esophagus and it’s immune formations of quails. Mess. LNUVMBT Ser. Vet. Sci. 2017; 19 (77): 3–6. DOI: 10.15421/nvlvet7701. (in Ukrainian)
8. Di Criscio T, Fratianni A, Mignogna R, Cinquanta L, Coppola R, Sorrentino E, Panfili G. Production of functional probiotic, prebiotic and synbiotic ice creams. Dairy Sci. 2010; 93 (10): 4555–4564. DOI: 10.3168/jds.2010-3355.
9. Fanelli U, Chiné V, Pappalardo M, Gismondi P, Esposito S. Improving the quality of hospital antibiotic use: impact on multidrug-resistant bacterial infections in children. Pharmacol. 2020; 11: 745. DOI: 10.3389/fphar.2020.00745.
10. Feshchenko YI, Humeniuk MI, Denysov OS. Antibiotic resistance of microorganisms. State of the problem and the way of decision. Chemother. J. 2010; 1–2 (23): 4–10. Available at: http://www.ifp.kiev.ua/doc/journals/uhj/10/pdf10-(1-2)/4.pdf (in Ukrainian)
11. Hopchuk OM, Herasymova TV, Morozova OV. Probiotics: a modern perspective on therapeutic efficacy. Aspects Women’s Health. 2015; 6 (92): 56–61. Available at: https://mazg.com.ua/ua/archive/2015/6%2892%29/pages-56-61/probiotiki-suchasniy-poglyad-na-terapevtichnu-efektivnist#Probiotiki%3A_suchasniy_poglyad_na_terapevtichnu_efektivnist (in Ukrainian)
12. Huyghebaert G, Ducatelle R, Immerseel FV. An update on alternatives to antimicrobial growth promoters for broilers. SWorld J. 2014; 187 (2): 182–188. https://doi.org/10.1016/j.tvjl.2010.03.003.
13. Iegorov B, Kananykhina O, Turpurova T. Probiotic feed additives in fattening agricultural animals. Grain Prod. Mixed Fodders. 2022; 21 (4): 25–31. DOI: 10.15673/gpmf.v21i4.2250.
14. Kachkin DV, Khorolskaya JI, Ivanova JS, Rubel AA. An efficient method for isolation of plasmid DNA for transfection of mammalian cell cultures. Methods Protoc. 2020; 3 (4): 69. DOI: 10.3390/mps3040069.
15. Khariv M, Gutyj B, Ohorodnyk N, Vishchur O, Khariv I, Solovodzinska I, Mudrak D, Grymak C, Bodnar P. Activity of the T- and B-system of the cell immunity of animals under conditions of oxidation stress and effects of the liposomal drug. J. Ecol. 2017; 7 (4): 536–541. DOI: 10.15421/2017_157.
16. Klaenhammer TR, Kleerebezem M, Kopp MV, Rescigno M. The impact of probiotics and prebiotics on the immune system. Rev. Immunol. 2012; 12: 728–734. DOI: 10.1038/nri3312.
17. Kotsyumbas G, Kostynjuk A, Mysiv O, Fedyk Y. Histological, histochemical characteristics of duodenal intestine of hen-broilers for feeding with high content of probiotic supplements. Mess. LNUVMBT Ser. Vet. Sci. 2017; 19 (77): 71–75. DOI: 10.15421/nvlvet7717. (in Ukrainian)
18. Kucheruk MD, Zasekin DA, Dymko RO. Microbiological and sanitary-hygienic significance of intestinal eubiozus in agricultural animals. Ecol. J. 2018; 8 (2): 287–293. DOI: 10.15421/2018_340. Available at: https://www.ujecology.com/abstract/microbiological-and-sanitaryhygienic-significance-of-intestinal-eubiozus-in-agricultural-animals-1264.html (in Ukrainian)
19. Kucheruk MD, Zasekin DA, Dymko RO, Shcherbina OA. Sanitary and hygienic conditions of keeping poultry under organic farming as a factor of productivity. Env. Use Ukr. 2017; 9 (5–6): 116–124. DOI: 10.31548/bio2017.05.015.
20. Lutgendorff F, Nijmeijer RM, Sandström PA, Trulsson LM, Magnusson KE, Timmerman HM, van Minnen LP, Rijkers GT, Gooszen HG, Akkermans LM, Söderholm Probiotics prevent intestinal barrier dysfunction in acute pancreatitis in rats via induction of ileal mucosal glutathione biosynthesis. PLoS ONE. 2009; 4 (2), e4512. DOI: 10.1371/journal.pone.0004512.
21. Matseliukh OV, Safronova LA, Varbanets LD. Probiotic strains of Bacillus amyloliquefaciens plantarum as proteinase producers. Biotechnologia Acta. 2015; 8 (2): 84–90. DOI: 10.15407/biotech8.02.084.
22. Medvid SM, Hunchak AV, Stefanishyn OM, Pashchenko AG. The microbiota composition of broiler chickens for action of bioelements citrates. Mess. LNUVMBT Ser. Agricult. Sci. 2017; 19 (74): 224–228. Available at: https://nvlvet.com.ua/index.php/agriculture/article/view/2333 (in Ukrainian)
23. Mehta R, Dedina L, O’Brien PJ. Rescuing hepatocytes from iron-catalyzed oxidative stress using vitamins B1 and B6. In Vitro. 2011; 25 (5): 1114–1122. DOI: 10.1016/j.tiv.2011.03.015.
24. Milian VO, Kharkhota MA, Nechypurenko OO. Study of probiotic properties of strains of Bacillus sp.1. and B. amyloliquefaciens UKM B-5113. ScienceRise. 2014; 5 (1/5): 15–22. DOI: 10.15587/2313-8416.2014.32023. (in Ukrainian)
25. Nykytenko VY, Stadnikov AA, Kopylov VA. Bacterial translocation from the gastrointestinal tract in healthy and injured rats. Wound Care. 2011; 20 (3): 114–122. DOI: 10.12968/jowc.2011.20.3.114.
26. Pavlova I. Effect of probiotics on doxycyline disposition in gastro-intestinal tract of poultry. J. Vet. Med. 2015; 18 (3): 248–257. DOI: 10.15547/bjvm.908.
27. Pitino I, Randazzo CL, Mandalari G, Lo Curto A, Faulks RM, Le Marc Y, Bisignano C, Caggia C, Wickham MSJ. Survival of Lactobacillus rhamnosus strains in the upper gastrointestinal tract. Food Microbiol. 2010; 27 (8): 1121–1127. DOI: 10.1016/j.fm.2010.07.019.
28. Pitout JD, Laupland KB. Extended-spectrum β-lactamase-producing Enterobacteriaceae: an emerging public-health concern. Lancet Infect. Diseases. 2008; 8 (3): 159–166. DOI: 10.1016/S1473-3099(08)70041-0.
29. Romaniuk LI, Kravets NY, Klymniuk SI, Kopcha VS, Dronova OY. Antibiotic-resistance of opportunistic microorganisms: topicality, conditions of emergency, ways of overcome. Diseases. 2019; 4: 63–71. DOI: 10.11603/1681-2727.2019.4.10965. (in Ukrainian)
30. Romanovych MM. The dynamics of humoral protection factors in broilers under the conditions of probiotic preparations application. Mess. LNUVMBT Ser. Vet. Sci. 2018; 20 (83): 264–267. DOI: 10.15421/nvlvet8352. (in Ukrainian)
31. Salmanov AH, Muzyka VP. Combating antibiotic resistance based on the principles of the “One Health” concept. Antibiot. Probiot. 2017; 1 (2): 8–29. DOI: 10.31405/ijap.2-1.18.06.
32. Shchur N, Chechet O, Mazur T, Martyniuk O, Gorbatiuk O, Buchkovska H, Musiets I, Ordynska D, Finkova O, Moskalenko L, Ponomaryova-Gerasimyuk T, Lusta M, Nedosekov V. Prevalence and antimicrobial resistance of campylobacter isolated from animals and poultry in Ukraine. Anim. Vet. Sci. 2023; 11 (5): 852–863. DOI: 10.17582/journal.aavs/2023/11.5.852.863.
33. Shkromada OI, Dudchenko YA. Study of the antimicrobial activity of probiotic strains of Bacillus. SNAU. Ser. Vet. Med. 2021; 4 (55): 38–43. DOI: 10.32845/bsnau.vet.2021.4.6. (in Ukrainian)
34. Smet A, Martel A, Persoons D, Dewulf J, Heyndrickx M, Herman L, Haesebrouck F, Butaye Broad-spectrum β-lactamases among Enterobacteriaceae of animal origin: molecular aspects, mobility and impact on public health. FEMS Microbiol. Rev. 2010; 34 (3): 295–316. DOI: 10.1111/j.1574-6976.2009.00198.x.
35. Tenover FC. Mechanisms of antimicrobial resistance in bacteria. J. Med. 2006; 119 (6/1): 3–10. DOI: 10.1016/j.amjmed.2006.03.011.
36. The European Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing. Breakpoint tables for interpretation of MICs and zone diameters. Version 12.0, 2022, valid from 2022-01-01. Available at: https://www.eucast.org
37. Weiß CH. StatSoft, Inc., Tulsa, OK.: Statistica, version 8. AStA Adv. Stat. Analysis. 2007; 91 (3): 339–341. DOI: 10.1007/s10182-007-0038-x.
38. Zabrovskaya AV. Sensitivity to antimicrobial preparations of microorganisms isolated from agricultural animals and from livestock production. VetPharma. 2012; 5: 20–24.