تاثیر مایع عاری از سلول لاکتوباسیلوس روتری بر رشد و تولید بیوفیلم پنی باسیلوس لاروا

نوع مقاله : مقاله کامل

نویسندگان

چکیده

پیشینه: پنی باسیلوس لاروا عامل ایجاد کننده بیماری لوک آمریکایی (AFB)، کشنده ترین بیماری در لارو زنبور عسل (آپیس ملیفرا)، می‌باشد. هدف: هدف از انجام تحقیق حاضر مطالعه بررسی اثر ضد میکروبی مایع رویی عاری از سلول (CFS) پروبیوتیک‌ها بر روی تشکیل بیوفیلم یک جدایه ایرانی بود. روش کار: یک سویه بومی پنی باسیلوس لاروا بر اساس تعیین توالی 16S rRNA شناسایی شد. اثر ضد میکروبی تعدادی از پروبیوتیک‌ها با روش قطره پلیت، حداقل غلظت مهار کننده (MIC) و حداقل غلظت کشنده باکتری (MBC) و آزمون زمان کشندگی ارزیابی شد. توانایی تشکیل بیوفیلم پنی باسیلوس لاروا و اثر مهاری ایجاد بیوفیلم توسط CFS با روش میکروتیتر پلیت و میکروسکوپ الکترونی نگاره (SEM) مورد مطالعه قرار گرفت. ماهیت متابولیت‌های ثانویه در CFS با آزمون MODA بررسی شد. نتایج: نتایج توالی یابی            16S rRNA پنی باسیلوس لاروا KB10 (شماره دسترسی بانک ژن MH000685.1) با پایگاه داده، نشان دهنده شباهت بیش از 97% با     پنی باسیلوس لاروا بود. بیشترین اثر ضد باکتری در CFC لاکتوباسیلوس روتری ATCC23272با قطر هاله عدم رشد (ZOI) 2/3 ± 75/12 میلی متر در رقت µL/ml 1000 برای MIC و MBC مشاهده شد. آزمون زمان کشندگی نشان داد که CFS قادر به از بین بردن     CFU/ml 108 × 5/1 پنی باسیلوس لاروا KB10 در مدت زمان دو ساعت مواجهه بود. نتایج میکروتیتر پلیت و SEM نشان داد که CFS (در غلظت زیر ‌MIC) قادر به مهار کردن تشکیل بیوفیلم توسط پنی باسیلوس لاروا بود. نتایج حاصل از آزمون MODA نشان داد که فعالیت ضد میکروبی مربوط به تولید اسیدهای آلی موجود در آن می‌باشد. نتیجه‌گیری: مایع رویی عاری از سلول لاکتوباسیلوس روتری ATCC23272، به دلیل ماهیت اسیدی، دارای اثرات مهار کننده بر روی رشد و تشکیل بیوفیلم باسیلوس لاروا KB10 بود. نتایج به دست آمده می‌تواند جهت جایگزین کردن آنتی بیوتیک در کنترل و درمان بیماری لوک آمریکایی مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها


Alippi, AM; López, AC; Reynaldi, FJ; Grasso, DH and Aguilar, OM (2007). Evidence for plasmid-mediated tetracycline resistance in Paenibacillus larvae, the causal agent of American Foulbrood (AFB) disease in honeybees. Vet. Microbiol., 125: 290-303. http://doi.org/10.1016/j. vetmic.2007.05.018.
Ayoub, ZN; Saeed, AY and Vandame, J (2013). Detection of American foulbrood disease in the apiaries of Duhok province, Kurdistan region, Iraq. IOSR-J. Agri. Vet. Sci., 6: 18-21.
Bajpai, VK; Han, JH; Rather, IA; Park, C; Lim, J; Paek, WK; Lee, JS; Yoon, JI and Park, YH (2016). Characterization and antibacterial potential of lactic acid bacterium Pediococcus pentosaceus 4I1 isolated from freshwater fish Zacco koreanus. Front. Microbiol., 7: 1-15. http://doi.org/10.3389/fmicb.2016.02037.
Balouiri, M; Sadiki, M and Ibnsouda, SK (2016). Methods for in vitro evaluating antimicrobial activity: a review. J. Pharmaceut. Anal., 6: 71-79. http://doi.org/10.1016/j.jpha. 2015.11.005.
Cai, W; De La Fuente, L and Arias, CR (2013). Biofilm formation by the fish pathogen flavobacterium columnare: development and parameters affecting surface attachment. Appl. Environ. Microbiol., 79: 5633-5642. http://doi.org/ 10.1128/AEM.01192-13.
Chen, L; Bromberger, PD; Nieuwenhuiys, G and Hatti-Kaul, R (2016). Redox balance in Lactobacillus reuteri DSM20016: roles of iron-dependent alcohol dehydrogenases in glucose/glycerol metabolism. PLoS One. 11: 1-20. http://doi.org/10.1371/journal.pone. 0168107.
Cleusix, V; Lacroix, C; Vollenweider, S; Duboux, M and Le Blay, G (2007). Inhibitory activity spectrum of reuterin produced by Lactobacillus reuteri against intestinal bacteria. BMC Microbiol., 7: 1-9. http://doi.org/10.1186/ 1471-2180-7-101.
Cornman, RS; Lopez, D and Evans, JD (2013). Transcriptional response of honey bee larvae infected with the bacterial pathogen Paenibacillus larvae. PloS One. 8: e65424. http://doi.org/10.1371/journal.pone.0065424.
Dasari, S; Shouri, RND; Wudayagiri, R and Valluru, L (2014). Antimicrobial activity of Lactobacillus against microbial flora of cervicovaginal infections. Asian Pac. J. Trop. Dis., 4: 18-24. http://doi.org/10.1016/S2222-1808 (14)60307-8.
Dhanani, AS and Bagchi, T (2013). Lactobacillus plantarum CS24.2 prevents Escherichia coli adhesion to HT-29 cells and also down-regulates enteropathogen-induced tumor necrosis factor-α and interleukin-8 expression. Microbiol. Immunol., 57: 309-315. http://doi.org/10.1111/1348-0421. 12038.
Dingman, DW and Stahly, DP (1983). Medium promoting sporulation of Bacillus larvae and metabolism of medium components. Appl. Environ. Microbiol., 46: 860-869.
Fang, K; Jin, X and Hong, SH (2018). Probiotic Escherichia coli inhibits biofilm formation of pathogenic E. coli via extracellular activity of DegP. Sci. Rep., 8: 1-12. http://doi. org/10.1038/s41598-018-23180-1.
Garrett, TR; Bhakoo, M and Zhang, Z (2008). Bacterial adhesion and biofilms on surfaces. Prog. Nat. Sci. Mater., 18: 1049-1056. http://doi.org/10.1016/j.pnsc.2008.04.001.
Gómez, NC; Ramiro, JMP; Quecan, BXV and de Melo Franco, BDG (2016). Use of potential probiotic lactic acid bacteria (LAB) biofilms for the control of Listeria monocytogenes, Salmonella typhimurium, and Escherichia coli O157:H7 biofilms formation. Front. Microbiol., 7: 1-15. http://doi.org/10.3389/fmicb.2016.00863.
Hamdi, C; Essanaa, J; Sansonno, L; Crotti, E; Abdi, K; Barbouche, N; Balloi, A; Gonella, E; Alma, A; Daffonchio, D; Boudabous, A and Cherif, A (2013). Genetic and biochemical diversity of Paenibacillus larvae isolated from tunisian infected honey bee broods. BioMed. Res. Int., 2013: 479893. http://doi.org/10.1155/2013/ 479893.
Jaouani, I; Abbassi, MS; Alessandria, V; Bouraoui, J; Ben Salem, R; Kilani, H; Mansouri, R; Messadi, L and Cocolin, L (2014). High inhibition of Paenibacillus larvae and Listeria monocytogenes by Enterococcus isolated from different sources in tunisia and identification of their bacteriocin genes. Lett. Appl. Microbio., 59: 17-25. http://doi.org/10.1111/lam.12239.
Joo, HS and Otto, M (2012). Molecular basis of in vivo biofilm formation by bacterial pathogens. Chem. Biol., 19: 1503-1513. http://doi.org/10.1016/j.chembiol.2012.10.022.
Lash, BW; Tami, H and Gouama, H (2005). Detection and partial charachterization of a broad range bacteriocin produced by Lactobacillus plantarm ATCC8014. Food Microbiol., 22: 199-204. http://doi.org/10.1016 J.FM.2004. 03.006.
Mao, DP; Zhou, Q; Chen, CY and Quan, ZX (2012). Coverage evaluation of universal bacterial primers using the metagenomic datasets. BMC Microbiol., 12: 66. http://doi.org/10.1186/1471-2180-12-66.
Morita, H; Toh, H and Fukuda, S (2008). Comparative genome analysis of Lactobacillus reuteri and Lactobacillus fermentum reveal a genomic Island for Reuterin and Cobalamin producion. DNA Res., 15: 151-161. http://doi. org/10.1093/dnares/dsn009.
Mudroňová, D; Rumanovská, K; Toporčák, J; Nemcová, R; Gancarčíková, S and Hajdučková, V (2011). Selection of probiotic Lactobacilli designed for the prevention of American Foubrood. Folia Vet., 4: 127-132.
Pehrson, M; Mancilha, IM and Pereira, C (2015). Antimicrobial activity of probiotic Lactobacillus strains towards gram-negative enteropathogens. Eur. Inte. J. Sci.
Technol., 4: 136-149.
Poppinga, L; Janesch, B; Fünfhaus, A; Sekot, G; Garcia-Gonzalez, E; Hertlein, G; Hedtke, K and Schäffer, CGE (2012). Identification and functional analysis of the S-layer protein SplA of Paenibacillus larvae, the causative agent of American Foulbrood of honey bees. PLoS Path., 8. http://doi.org/10.1371/journal.ppat.1002716.
Vahedi Shahandashti, R; Kasra Kermanshahi, R and Ghadam, P (2016). The inhibitory effect of bacteriocin produced by Lactobacillus acidophilus ATCC 4356 and Lactobacillus plantarum ATCC 8014 on planktonic cells and biofilms of Serratia marcescens. Turkish J. Med. Sci., 46: 1188-1196. http://doi.org/10.3906/sag-1505-51.
Wei, Q and Ma, LZ (2013). Biofilm matrix and its regulation in Pseudomonas aeruginosa. Int. J. Mol. Sci., 14: 20983-21005. http://doi.org/10.3390/ijms141020983.
Wojnicz, D and Tichaczek-Goska, D (2013). Effect of sub-minimum inhibitory concentrations of ciprofloxacin, amikacin and colistin on biofilm formation and virulence factors of Escherichia coli planktonic and biofilm forms isolated from human urine. Brazilian J. Microbiol., 44: 259-265. http://doi.org/10.1590/S1517-83822013000100037.
Zamani, H; Rahdar, S; Garakoui, SR; Afsah Sahebi, A and Jafari, H (2017). Antibiofilm potential of Lactobacillus plantarum spp. cell free supernatant (CFS) against multidrug resistant bacterial pathogens. Pharmac. Biomed. Res., 3: 39-44.