Geniş Bakterisidal ve Biyofilm Giderme Etkisi Gösteren Metisiline Dirençli Staphylococcus aureus Kaynaklı Dört Yeni Ilıman Bakteriyofajın Tanımlanması

Çoklu antibiyotik direncinin besin zincirindeki zoonotik patojenler dahil tüm dünyada birçok bakteride ortaya çıkması insanlar, hayvanlar ve çevre için artan bir halk sağlığı tehdidi oluşturmaktadır. Bu patojenleri kontrol etmek için mevcut antibiyotiklerin yetersizliği, insan ve hayvan enfeksiyonlarının tedavisi, gıda güvenliği ve atık su arıtımı için faj terapisi gibi alternatif yaklaşımların geliştirilmesini gerektirmiştir. Bu çalışmada, metisiline dirençli Staphylococcus aureus (MRSA) suşlarından mitomisin C indüksiyonu ile Trsa205, Trsa207, Trsa220 ve Trsa222 olarak adlandırılan dört ılıman bakteriyofaj izole edilerek tanımlanmıştır. Fajlar, elektron mikroskop morfolojisi, konak hücre başına oluşan faj sayısı, konak genişliği ve biyofilm giderme potansiyellerine göre karakterize edildi. Morfolojilerine göre, izometrik başlı ve uzun kasılmayan kuyruklu dört fajın Siphoviridae ailesine ait oldukları belirlendi. Fajların tek aşamalı büyüme eğrilerine göre, Trsa205 ve Trsa207"nin 20 dakikalık latent periyotlara sahip olduğu ve sırasıyla hücre başına 30 ve 45 faj partikülü oluşturduğu, Trsa220 ve Trsa222"nin ise 25 dakikalık latent periyotu takiben hücre başına 20 virüs partikülü oluşturduğu saptandı. Faj konak genişliği tayini için agar-damlatma yöntemi kullanıldı ve kristal viyole boyamadan sonra biyofilm giderme aktiviteleri spektrofotometrik olarak ölçüldü. Fajların tek başlarına kullanıldıklarında 56 S. aureus suşunun %20-38"unu, dört faj birlikte kullanıldığında ise tüm suşların üçte ikisini (%66) enfekte ederek lize ettiği saptandı. Dört fajın kombine kullanıldığında S. aureus biyofilmini %65 oranında giderebildiği gösterildi. Sonuçlarımız, yeni tanımlanan bakteriyofajların, MRSA dahil çoklu ilaca dirençli S. aureus suşlarına karşı ve biyofilm giderme amacıyla faj tedavisinde kullanılma potansiyeline sahip olduğunu göstermiştir.

Four Temperate Bacteriophages from Methicillin-resistant Staphylococcus aureus Show Broad Bactericidal and Biofilm Removal Activities

The emergence of multi-drug resistance among many bacteria including zoonotic pathogens in the food chain poses a growing public health threatto humans, animals, and the environment worldwide. The inefficiency of current antibiotics to control these pathogens necessitated the developmentof alternative approaches, such as phage therapy, for the prevention and treatment of human and animal infections, food safety, and wastewatertreatment. In this study, four temperate bacteriophages, designated as Trsa205, Trsa207, Trsa220, and Trsa222 were isolated by mitomycin C inductionfrom methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) strains. The phages were characterized based on their electron microscope morphology, burstsize, host range, and biofilm removal potential. Based on their morphology, all four phages with isometric heads and long non-contractile tails belongto Siphoviridae family. The one-step growth curves of phages revealed that Trsa205 and Trsa207 have latent periods of about 20 min that results in aburst size of 30 and 45 virions/host cell, respectively, while Trsa220 and Trsa222 showed 25 min of latent period and produced 20 virus particles/cell.The agar-spot assay was used for phage host range determination, and biofilm removal activities were measured spectrophotometrically after crystalviolet staining. It was found that at least two-thirds of 56 S. aureus strains (66%) could be lysed by phages when used in combination, and 20-38% byone of the phages. The four phages in combination were able to remove the S. aureus biofilms by 65%. Our results indicated that the newly identifiedbacteriophages have the potential to be used in phage therapy against multi-drug resistant S. aureus including MRSA and removal of biofilms.

___

  • 1. WHO: Media Centre. News Release. WHO publishes list of bacteria for which new antibiotics are urgently needed. https://www.who.int/newsroom/ detail/27-02-2017-who-publishes-list-of-bacteria-for-which-newantibiotics- are-urgently-needed; Accessed: 29 May 2020.
  • 2. Otto M: Staphylococcal biofilms. Microbiol Spectr, 6 (4): GPP3-0023- 2018. DOI: 10.1128/microbiolspec.GPP3-0023-2018
  • 3. Zhen X, Lundborg CS, Sun X, Hu X, Dong H: Economic burden of antibiotic resistance in ESKAPE organisms: A systematic review. Antimicrob Resist Infect Control, 8:137, 2019. DOI: 10.1186/s13756-019-0590-7
  • 4. Li L, Zhang Z: Isolation and characterization of a virulent bacteriophage SPW specific for Staphylococcus aureus isolated from bovine mastitis of lactating dairy cattle. Mol Biol Rep, 41, 5829-5838, 2014. DOI: 10.1007/ s11033-014-3457-2
  • 5. Rohde C, Wittmann J, Kutter E: Bacteriophages: A therapy concept against multi-drug-resistant bacteria. Surg Infect, 19, 737-744, 2018. DOI: 10.1089/sur.2018.184
  • 6. Elbreki M, Ross RP, Hill C, O’Mahony J, McAuliffe O, Coffey A: Bacteriophages and their derivatives as biotherapeutic agents in disease prevention and treatment. J Viruses, 2014:382539, 2014. DOI: 10.1155/2014/382539
  • 7. Kortright KE, Chan BK, Koff JL, Turner PE: Phage therapy: A renewed approach to combat antibiotic-resistant bacteria. Cell Host Microbe, 25, 219-232, 2019. DOI: 10.1016/j.chom.2019.01.014
  • 8. Altamirano FLG, Barr JJ: Phage therapy in the postantibiotic era. Clin Microbiol Rev, 32:e00066-18, 2019. DOI: 10.1128/CMR.00066-18
  • 9. Weynberg KD: Viruses in marine ecosystems: From open waters to coral reefs. Adv Virus Res, 101, 1-38, 2018. DOI: 10.1016/bs.aivir.2018.02.001
  • 10. Pratama AA, van Elsas JD: The ‘Neglected’ soil virome - Potential role and impact. Trends Microbiol, 26, 649-662, 2018. DOI: 10.1016/j. tim.2017.12.004
  • 11. Jassim SAA, Limoges RG, El-Cheikh H: Bacteriophage biocontrol in wastewater treatment. World J Microbiol Biotechnol, 32:70, 2016. DOI: 10.1007/s11274-016-2028-1
  • 12. Deghorain M, Van Melderen L: The staphylococci phages family: An overview. Viruses, 4, 3316-3335, 2012. DOI: 10.3390/v4123316
  • 13. Biddappa AC, Sundarrajan S, Ramalinga AB, Sriram B, Padmanabhan S: Staphylococcus bacteriophage tails with bactericidal properties: New findings. Biotechnol Appl Biochem, 59, 495-502, 2012. DOI: 10.1002/bab.1052
  • 14. Gutiérrez D, Martínez B, Rodríguez A, García P: Isolation and characterization of bacteriophages infecting Staphylococcus epidermidis. Curr Microbiol, 61, 601-608, 2010. DOI: 10.1007/s00284-010-9659-5
  • 15. Carey-Smith GV, Billington C, Cornelius AJ, Hudson JA, Heinemann JA: Isolation and characterization of bacteriophages infecting Salmonella spp. FEMS Microbiol Lett, 258, 182-186, 2006. DOI: 10.1111/j.1574-6968. 2006.00217.x
  • 16. Kiliç AO, Pavlova SI, Ma WG, Tao L: Analysis of Lactobacillus phages and bacteriocins in American dairy products and characterization of a phage isolated from yogurt. Appl Environ Microbiol, 62, 2111-2116, 1996.
  • 17. Synnott AJ, Kuang Y, Kurimoto M, Yamamichi K, Iwano H, Tanji Y: Isolation from sewage influent and characterization of novel Staphylococcus aureus bacteriophages with wide host ranges and potent lytic capabilities. Appl Environ Microbiol, 75, 4483-4490, 2009. DOI: 10.1128/AEM.02641-08
  • 18. Soni KA, Nannapaneni R: Removal of Listeria monocytogenes biofilms with bacteriophage P100. J Food Prot, 73, 1519-1524, 2010. DOI: 10.4315/0362-028X-73.8.1519
  • 19. Van Rijen MML, Van Keulen PH, Kluytmans JA: Increase in a Dutch hospital of methicillin-resistant Staphylococcus aureus related to animal farming. Clin Infect Dis, 46, 261-263, 2008. DOI: 10.1086/524672
  • 20. Peton V, Le Loir Y: Staphylococcus aureus in veterinary medicine. Infect Genet Evol, 21, 602-615, 2014. DOI: 10.1016/j.meegid.2013.08.011
  • 21. Golkar Z, Bagasra O, Pace DG: Bacteriophage therapy: A potential solution for the antibiotic resistance crisis. J Infect Dev Ctries, 8, 129-136, 2014. DOI: 10.3855/jidc.3573
  • 22. Love MJ, Bhandari D, Dobson RCJ, Billington C: Potential for bacteriophage endolysins to supplement or replace antibiotics in food production and clinical care. Antibiotics, 7:17, 2018. DOI: 10.3390/ antibiotics7010017
  • 23. Bradley DE: Ultrastructure of bacteriophage and bacteriocins. Bacteriol Rev, 31, 230-314, 1967.
  • 24. Ackermann HW: 5500 Phages examined in the electron microscope. Arch Virol, 152, 227-243, 2007. DOI: 10.1007/s00705-006-0849-1
  • 25. Young R, Wang IN, Roof WD: Phages will out: Strategies of host cell lysis. Trends Microbiol, 8, 120-128, 2000. DOI: 10.1016/s0966- 842x(00)01705-4
  • 26. Gallet R, Kannoly S, Wang IN: Effects of bacteriophage traits on plaque formation. BMC Microbiol, 11:181, 2011. DOI: 10.1186/1471-2180-11-181
  • 27. Choi C, Kuatsjah E, Wu E, Yuan S: The effect of cell size on the burst size of T4 bacteriophage infections of Escherichia coli B23. J Exp Microbiol Immunol, 14, 85-91, 2010.
  • 28. Monteiro R, Pires DP, Costa AR, Azeredo J: Phage therapy: Going temperate? Trends Microbiol, 27, 368-378, 2019. DOI: 10.1016/j. tim.2018.10.00
Kafkas Üniversitesi Veteriner Fakültesi Dergisi-Cover
  • ISSN: 1300-6045
  • Yayın Aralığı: Yılda 6 Sayı
  • Başlangıç: 1995
  • Yayıncı: Kafkas Üniv. Veteriner Fak.
Sayıdaki Diğer Makaleler

Eff ect of Diff erent Extenders on the Sperm Quality Parameters of Hu Ram Semen Preserved at 16ºC

Liuming ZHANG, Tariq SOHAIL, Yongjun LI, Yanhu WANG, Changjiang CHU, Yunkui FENG, Jinliang MA

Kıl Keçilerinde Gebeliğin Farklı Aşamalarında Oksidanların, Antioksidanların ve Hormonların Dinamikleri

Leyla MİS, Memiş BOLACALI, Funda EŞKİ, Nebi ÇETİN, Zahid NASEER

Yeni Doğan Buzağı İshallerine Yeni Bir Bakış Açısı: Beklenmeyen Oranda Escherichia coli CS31A Varlığı

Merve Gizem SEZENER, Emre KÜLLÜK, Volkan Enes ERGÜDEN, Ümit ÖZCAN, Başar Ulaş SAYILKAN, Şeyda YAMAN

Türkiye’de Veteriner Hekimliği Eğitiminde Su Ürünleri ve Balıkçılık: Tarihsel Süreç ve Son Gelişmeler

Aytaç ÜNSAL ADACA, Berfin MELİKOĞLU GÖLCÜ, Asuman UYGUNTÜRK

Pelargonium sidoides’in Leishmania infantum ve Leishmania tropica Promastigot Formlarına İn Vitro Etkisi

Erdener BALIKÇI, Nurdan GÜNGÖR, Fetiye KOLAYLI, Murat HÖKELEK

Dynamics of Oxidants, Antioxidants and Hormones During Diff erent Phases of Pregnancy in Hairy Goats

Nebi ÇETİN, Funda EŞKİ, Leyla MİS, Zahid NASEER, Memiş BOLACALI

Kırgızistan Yaylalarında Üretilen Kısrak Sütü ve Kımız’ın AFM1 Seviyelerinin Belirlenmesi

Hayrunnisa ÖZLÜ, Mustafa ATASEVER, Meryem AYDEMİR ATASEVER, Fatih Ramazan İSTANBULLUGİL

Bıldırcın (Coturnix coturnix japonica) Rasyonlarına Probiyotik (Lactobacillus farciminis) İlavesinin Büyüme Performansı, Kan Antioksidan Kapasite ve Sekal Bazı Kısa Zincirli Yağ Asidi Konsantrasyonları Üzerine Etkileri

Gültekin YILDIZ, Oğuz MERHAN, Özlem DURNA AYDIN

Simental Süt İneklerinde Tırnak Bozukluklarının Süt Üretimine Etkisi

Zvonko ZLATANOVIĆ, Slavča HRISTOV, Branislav STANKOVIĆ, Marko CINCOVIĆ, Dimitar NAKOV, Jovan BOJKOVSKI

Brucella melitensis M5-90 Suşunun lpsA Geninin Silinmesi Brucella İle Enfekte Fare Makrofaj Hücrelerinde Kaspaz-11 ile İndüklenen Klasik Olmayan Piroptozis Yolaklarını Teşvik Eder

Meihua YANG, Yuanzhi WANG, Shengnan SONG, Yajun YANG, Hai JIANG