Dynamics of formation of tolerance to blue (405 nm) led radiation in Staphylococcus aureus upon repeated exposure

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Аннотация

In this work, we studied the development of tolerance to low-intensity violet (405 nm, 80 mW/cm2 , 72 J/cm2 ) LED radiation in a standard antibiotic-resistant strain of Staphylococcus aureus 2a. The change in numbers during 20 cycles of irradiation was studied, the reaction of bacterial cells to oxidative stress was studied – sensitivity to the presence of hydrogen peroxide in the environment and catalase activity. It was shown hat from cycles 1 to 5 there was a signifi cantly insignifi cant reduction in survival rate – from 85% to 82%, from cycles 5 to 10 of irradiation the decrease in the number of cells became more pronounced – from 82 to 63%, then, from cycles 10 to 15, recovery was noted, showing numbers to higher values (65–76%), from cycle 15 to 20, the survival value after irradiation remained at the same level (80%). It has been established that, starting from the 15th irradiation cycle, the culture becomes 2 times more resistant to the action of oxidative factors. The results obtained showed that the use of the photodynamic therapy method in practice must be approached with caution, since the formation of tolerance to the eff ects in the tagret microorganism occurs by the 15th irradiation cycle and can signifi cantly worsen the treatment results.

Авторлар туралы

Elena Tuchina

Saratov State University

83, Astrakhanskaya str., Saratov, 410012, Russia

Matvey Kanevsky

Saratov State University

83, Astrakhanskaya str., Saratov, 410012, Russia

Ayya El-Khih

Saratov State University

ORCID iD: 0000-0003-1149-3966
83, Astrakhanskaya str., Saratov, 410012, Russia

Yulia Slivina

Saratov State University

ORCID iD: 0009-0003-1531-5451
83, Astrakhanskaya str., Saratov, 410012, Russia

Әдебиет тізімі

  1. Kussell E, Kishony R, Balaban N. Q., Leibler S. Bacterial persistence: A model of survival in changing environments // Genetics. 2005. Vol. 169. P. 1807–1814.
  2. Mahmoudi H., Bahador A., Pourhajibagher M., Alikhani M. Y. Antimicrobial photodynamic therapy: An effective alternative approach to control bacterial infections // J. Lasers Med. Sci. 2018. Vol. 9. P. 154–162. https://doi.org/10.15171/jlms.2018.29
  3. Youf R., Müller M., Balasini A., Thétiot F., Müller M., Hascoët A., Jonas U., Schönherr H., Lemercier G., Montier T. Antimicrobial photodynamic therapy: Latest developments with a focus on combinatory strategies // Pharmaceutics. 2021. Vol. 13. P. 1995–2016. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics13121995
  4. Lipovsky A., Nitzan Y., Friedmann H., Lubart R. Sensitivity of Staphylococcus aureus strains to broadband visible light // Photochemistry and Photobiology. 2009. Vol. 85. P. 255–260.
  5. Бухарин О. В., Сгибнев А. В., Черкасов С. В., Иванов Ю. Б. Способ выявления у бактерий ингибиторов каталазы микроорганизмов. Патент РФ на изобретение № 2180353 от 10.03.2002.
  6. McKenzie G. J., Harris R. S., Lee P. L., Rosenberg S. M. The SOS response regulates adaptive mutation // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2000. Vol. 97. P. 6646–6651.
  7. Anderson K. L., Roberts C., Disz T., Vonstein V., Hwang K., Overbeek R., Olson P. D., Projan S. J., Dunman P. M. Characterization of the Staphylococcus aureus heat shock, cold shock, stringent, and SOS responses and their effects on log-phase mRNA turnover // J. Bacteriol. 2006. Vol. 188. P. 6739–6756.
  8. Galhardo R. S., Hastings P. J., Rosenberg S. M. Mutation as a stress response and the regulation of evolvability // Crit. Rev. Biochem. Mol. Biol. 2007. Vol. 42. P. 399–435.
  9. Kwiatkowski S., Knap B., Przystupski D., Saczko J., Kędzierska E., Knap-Czop K., Kotlinska J., Michel O., Kotowski K., Kulbacka J. Photodynamic therapy – mechanisms, photosensitizers and combinations // Biomed. Pharmacother. 2018. Vol. 106. P. 1098–1107.
  10. Pieranski M., Sitkiewicz I., Grinholc M. Increased photoinactivation stress tolerance of Streptococcus agalactiae upon consecutive sublethal phototreatments // Free Radic. Biol. Med. 2020. Vol. 160. P. 657–669.
  11. Guffey J. S., Payne W., Jones T., Martin K. Evidence of resistance development by Staphylococcus aureus to an in vitro, multiple stage application of 405 nm light from a supraluminous diode array // Photomed. Laser Surg. 2013. Vol. 31. P. 179–182.
  12. Amin R. M., Bhayana B., Hamblin M. R., Dai T. Antimicrobial blue light inactivation of Pseudomonas aeruginosa by photo-excitation of endogenous porphyrins: In vitro and in vivo studies // Lasers Surg. Med. 2016. Vol. 48. P. 562–568.
  13. Massier S., Rince A., Maillot O., Feuilloley M. G., Orange N., Chevalier S. Adaptation of Pseudomonas aeruginosa to a pulsed light-induced stress // J. Appl. Microbiol. 2012. Vol. 112. P. 502–511.
  14. Grinholc M., Rodziewicz A., Forys K., RapackaZdonczyk A., Kawiak A., Domachowska A., Golunski G., Wolz C., Mesak L., Becker K. Antimicrobial photodynamic therapy with fulleropyrrolidine: Photoinactivation mechanism of Staphylococcus aureus, in vitro and in vivo studies // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2015. Vol. 99. P. 4031–4043.
  15. Cieplik F., Späth A., Regensburger J., Gollmer A., Tabenski L., Hiller K. A., Bäumler W., Maisch T., Schmalz G. Photodynamic biofilm inactivation by SAPYR – an exclusive singlet oxygen photosensitizer // Free Radic. Biol. Med. 2013. Vol. 65. P. 477–487.
  16. Paronyan M. H., Koloyan H. O., Avetisyan S. V., Aganyants H. A., Hovsepyan A. S. Study of the possible development of bacterial resistance to photodynamic inactivation // Biol. J. Armen. 2019. Vol. 71. P. 17–22.
  17. Kashef N., Hamblin M. R. Can microbial cells develop resistance to oxidative stress in antimicrobial photodynamic inactivation? // Drug Resist. Updat. 2017. Vol. 31. P. 31–42.
  18. Al-Mutairi R., Tovmasyan A., Batinic-Haberle I., Benov L. Sublethal photodynamic treatment does not lead to development of resistance // Front. Microbiol. 2018. Vol. 9. P. 1699.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML

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».