Detection of “Non-culturable” Mycobacterium tuberculosis Cells by Culture Methods

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The specific features of the reactivation of “non-culturable” (NC) Mycobacterium tuberculosis (MTB) cells for the following propagation in liquid medium were defined, as well as the approach for the quantification of these cells by culture methods was suggested. When NC cells obtained in vitro were inoculated into standard Sauton’s liquid medium, a prolonged (up to 20 days) lag-phase is observed, in which no cell propagation is occurred. During the lag-phase, dormant cells secrete substances of unknown nature that inhibit or completely arrest the reactivation and growth of cultures when initial dormant cells concentration is above 107–108 cells/mL. Addition of meat-peptone broth (3.25 g/L) into a standard Sauton’s medium with a 10-fold reduced concentration of glycerol significantly stimulated the reactivation and propagation of the initially dormant cells inoculated at a concentration above the threshold. This modification of the medium composition made it possible to detect up to 103 times more cells in the MTB population by the method of the Most Probable Number (MPN) of cells. Increased number of the detected dormant cells in the population (up to an average of 2.5 orders of magnitude) was also achieved by adding to the reactivation medium recombinant protein RpfB (5 ng/mL), a protein of the Rpf family – resuscitation promoting factor of dormant bacteria. Perhaps the action of a Rpf enzyme is related to the products of its enzymatic activity, since an increased MPN value in the dormant cells population was also observed when the products of mycobacteria peptidoglycan hydrolysis obtained by the coaction of RpfB and endopeptidase RipA were added. The addition of sonicated peptidoglycan fragments at a concentration up to 1 μg/mL had a similar effect. The obtained results may be used as approaches to optimize liquid media composition and culture conditions aiming to identify in clinical samples the pathogen of tuberculosis remain in “non-culturable” state.

About the authors

G. R. Demina

Bach Institute of Biochemistry, Fundamentals of Biotechnology Federal Research Center, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: Galyademina@yandex.ru
Russia, 119071, Moscow

M. O. Shleeva

Bach Institute of Biochemistry, Fundamentals of Biotechnology Federal Research Center, Russian Academy of Sciences

Email: Galyademina@yandex.ru
Russia, 119071, Moscow

D. I. Bagaeva

Bach Institute of Biochemistry, Fundamentals of Biotechnology Federal Research Center, Russian Academy of Sciences

Email: Galyademina@yandex.ru
Russia, 119071, Moscow

G. V. Vostroknutova

Bach Institute of Biochemistry, Fundamentals of Biotechnology Federal Research Center, Russian Academy of Sciences

Email: Galyademina@yandex.ru
Russia, 119071, Moscow

A. S. Kaprelyants

Bach Institute of Biochemistry, Fundamentals of Biotechnology Federal Research Center, Russian Academy of Sciences

Email: Galyademina@yandex.ru
Russia, 119071, Moscow

References

  1. Эргешов А.Э., Черноусова Л.Н., Андреевская С.Н. // Вестник РАМН. 2019. Т. 74. № 6. С. 413–422.
  2. Shleeva M.O., Bagramyan K., Telkov M.V., Mukamolova G.V., Young M., Kell D.B., Kaprelyants A.S. // Microbiology. 2002. V. 148. № 5. P. 1581–1591.
  3. Medlar E.M., Bernstein S., Steward D.M. // Am. Rev. Tuberc. 1952. V. 66. № 1. P. 36–43.
  4. Beck F., Yegian D. // Am. Rev. Tuberc. 1952. V. 66. № 1. P. 44–51.
  5. Hobby G.L., Auerbach O., Lenert T.F., Small M.J., Comer J.V. // Am. Rev. Tuberc. 1954. V. 70. № 2. P. 191–218.
  6. Biketov S.F., Mukamolova G.V., Potapov V., Gilenkov E., Vostroknutova G.N., Kell D.B., Young M., Kaprelyants AS. // FEMS Immunol Med Microbiol. 2000. V. 29. № 4. P. 233–240.
  7. Dhillon J., Lowrie D.B., Mitchison D.A. // BMC Infect. Dis. 2004. V. 4. P. 4–7.
  8. Mukamolova G.V., Turapov O., Malkin J., Woltmann G., Barer M.R. // Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2010. V. 181. P. 174–180.
  9. Shleeva M.O., Kudykina Y.K., Vostroknutova G.N., Suzina N.E., Mulyukin A.L., Kaprelyants A.S. // Tuberculosis (Edinb). 2011. V. 91. № 2. P. 146–154.
  10. Ghodbane R., Raoult D., Drancourt M. // Sci Rep. 2014. V. 4. P. 4236.
  11. Nikitushkin V.D., Demina G.R., Shleeva M.O., Guryanova S.V., Ruggiero A., Berisio R., Kaprelyants A.S. // FEBS J. 2015. V. 282. № 13. P. 2500–2511.
  12. Parish T., Stoker N. // Methods in molecular Biology. In Mycobacteria protocols, Humana Press, Totowa, NJ. 1998. P. 91–107.
  13. Mahapatra S., Crick D.C., McNeil M.R., Brennan P.J. // J Bacteriol. 2008. V. 190. № 2. P. 655–661.
  14. Du Bois A.B., Botelho S.Y., Bedell G.N., Marshall R., Comroe J.H. Jr. // J Clin Invest. 1956. V. 35. P. 322–326.
  15. Shleeva M.O., Kudykina Y.K., Vostroknutova G.N., Suzina N.E., Mulyukin A.L., Kaprelyants A.S. // Tuberculosis (Edinb). 2011. V. 91. № 2. P. 146–154.
  16. Mukamolova G.V., Kaprelyants A.S., Kell D.B. // Antonie Van Leeuwenhoek. 1995. V. 67. № 3. P. 289–295.
  17. Shleeva M.O., Trutneva K.A., Demina G.R., Zinin A.I., Sorokoumova G.M., Laptinskaya P.K., Shumkova E.S., Kaprelyants A.S. // Front Microbiol. 2017. V. 8. P. 524.
  18. Nikitushkin V.D., Trenkamp S., Demina G.R., Shleeva M.O., Kaprelyants A.S. // Metabolomics. 2020. V. 16. № 2. P. 24.
  19. He Z., De Buck J. // BMC Microbiol. 2010. V. 10. P. 121.
  20. Кудыкина Ю.К., Шлеева М.О., Арцатбанов В.Ю., Сузина Н.Е., Капрельянц А.С. // Микробиология. 2011. Т. 80. № 5. С. 625–636.
  21. Postgate J.R., Hunter J.R. // Nature. 1963. V. 198. P. 273.
  22. Nikitushkin V.D., Demina G.R., Shleeva M.O., Kaprelyants A.S. // Antonie Van Leeuwenhoek. 2013. V. 103. № 1. P. 37–46.
  23. Shleeva M.O., Goncharenko A.V., Kudykina Y.K., Young D., Young M, Kaprelyants A.S. // PLoS One. 2013. V. 8. № 12. e82914. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0082914
  24. Назарова Е.В., Шлеева М.О., Морозова Н.С., Кудыкина Ю.К., Вострокнутова Г.Н., Ружицкий А.О., Селищева А.А., Сорокоумова Г.М., Швец В.И., Капрельянц А.С. // Биохимия. 2011. Т. 76. № 6. С. 781–791.
  25. Zainabadi K., Walsh K.F., Vilbrun S.C., Mathurin L.D., Lee M.H., Saito K., Mishra S., Ocheretina O., Pape J.W., Nathan C., Fitzgerald D.W. // Antimicrob. Agents Chemother. 2021 V. 65. № 8. e0060821. https://doi.org/10.1128/aac.00608-21
  26. Hett E.C., Chao M.C., Steyn A.J., Fortune S.M., Deng L.L., Rubin E.J. // Mol. Microbiol. 2007. V.66. № 3. P. 658–668.
  27. Hett E.C., Chao M.C., Deng L.L., Rubin E.J. // Plos pathogens. 2008. V. 4. № 2. e1000001. https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1000001
  28. Ruggiero A., Marasco D., Squeglia F., Soldini S., Pedone C., Berisio R. // Structure 2010. V. 18. № 9. P. 1184–1190.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (66KB)
3.

Download (101KB)
4.

Download (124KB)
5.

Download (74KB)
6.

Download (25KB)
7.

Download (179KB)
8.

Download (25KB)
9.

Download (28KB)

Copyright (c) 2023 Г.Р. Демина, М.О. Шлеева, Д.И. Багаева, Г.Н. Вострокнутова, А.С. Капрельянц

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».