The Effect of Particulate Matter of Natural and Anthropogenic Origin on Growth Indicators and Sensitivity to Antibiotics of Escherichia coli B906
Particulate matter (PM), which is among the main components of polluted air, can contribute to the development of gastrointestinal diseases and alter the composition of gut microbiota and its metabolic properties. Objective. The study focuses on analyzing the influence of different concentrations of...
Gespeichert in:
| Datum: | 2023 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | English |
| Veröffentlicht: |
PH "Akademperiodyka" of the NAS of Ukraine
2023
|
| Online Zugang: | https://ojs.microbiolj.org.ua/index.php/mj/article/view/79 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Microbiological Journal |
Institution
Microbiological Journal| id |
oai:ojs2.ojs.microbiolj.org.ua:article-79 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Microbiological Journal |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2023-08-22T16:26:44Z |
| collection |
OJS |
| language |
English |
| topic_facet |
particulate matter air pollution Escherichia coli biofilm formation antibiotic resistance microbiota тверді наночастинки забруднення повітря Escherichia coli біоплівкоутворення антибіотикорезистентність мікробіота |
| format |
Article |
| author |
Korbush, М.Yu. Serhiichuk, Т.M. Yumyna, Y.M. Borisova, T.O. Tolstanova, G.M. Корбуш, М.Ю. Сергійчук, Т.М. Юмина, Ю.М. Борисова, Т.О. Толстанова, Г.М. |
| spellingShingle |
Korbush, М.Yu. Serhiichuk, Т.M. Yumyna, Y.M. Borisova, T.O. Tolstanova, G.M. Корбуш, М.Ю. Сергійчук, Т.М. Юмина, Ю.М. Борисова, Т.О. Толстанова, Г.М. The Effect of Particulate Matter of Natural and Anthropogenic Origin on Growth Indicators and Sensitivity to Antibiotics of Escherichia coli B906 |
| author_facet |
Korbush, М.Yu. Serhiichuk, Т.M. Yumyna, Y.M. Borisova, T.O. Tolstanova, G.M. Корбуш, М.Ю. Сергійчук, Т.М. Юмина, Ю.М. Борисова, Т.О. Толстанова, Г.М. |
| author_sort |
Korbush, М.Yu. |
| title |
The Effect of Particulate Matter of Natural and Anthropogenic Origin on Growth Indicators and Sensitivity to Antibiotics of Escherichia coli B906 |
| title_short |
The Effect of Particulate Matter of Natural and Anthropogenic Origin on Growth Indicators and Sensitivity to Antibiotics of Escherichia coli B906 |
| title_full |
The Effect of Particulate Matter of Natural and Anthropogenic Origin on Growth Indicators and Sensitivity to Antibiotics of Escherichia coli B906 |
| title_fullStr |
The Effect of Particulate Matter of Natural and Anthropogenic Origin on Growth Indicators and Sensitivity to Antibiotics of Escherichia coli B906 |
| title_full_unstemmed |
The Effect of Particulate Matter of Natural and Anthropogenic Origin on Growth Indicators and Sensitivity to Antibiotics of Escherichia coli B906 |
| title_sort |
effect of particulate matter of natural and anthropogenic origin on growth indicators and sensitivity to antibiotics of escherichia coli b906 |
| title_alt |
Вплив твердих наночастинок диму природного та антропогенного походження на ростові показники та метаболічну активність Escherichia coli B906 |
| description |
Particulate matter (PM), which is among the main components of polluted air, can contribute to the development of gastrointestinal diseases and alter the composition of gut microbiota and its metabolic properties. Objective. The study focuses on analyzing the influence of different concentrations of PM derived from the combustion of cottonwood (PMC) and medical masks (PMM) on the growth intensity, biofilm formation capability, and antibiotic susceptibility of lactose-positive Escherichia coli strain B906. Methods. The MPA medium was inoculated with a culture of E. coli B906 at a concentration of 105 CFU/mL, followed by the addition of PMC and PMM at concentrations of 18 μg/mL, 36 μg/mL, or 72 μg/mL. The growth intensity was determined by measuring the optical density using a spectrophotometer over a period of 72 h. To determine the number of viable cells and their ability to ferment lactose, seeding on the Endo medium was performed. The biofilm-forming ability was determined on polystyrene plates using a staining and desorption method. The antibiotic susceptibility (ampicillin, levomycetin, meropenem, norfloxacin, and ceftriaxone) was determined using the disc-diffusion method for 24, 48, and 72 h of cultivation. Results. Both PMC and PMM exerted suppressive effects on the growth of E. coli B906: at a concentration of 72 μg/mL, the biomass increase was virtually absent. The number of viable cells on the medium with PMC decreased by 1—2 orders of magnitude at concentrations of 18 μg/mL and 36 μg/mL compared to the control and by 6 orders of magnitude at a concentration of 72 μg/mL. At this concentration, no growth was observed at 48 and 72 h. PMM exerted bacteriostatic effects: when seeded on the Endo medium, the number of viable cells decreased by 1—2 orders of magnitude at concentrations of 18 μg/mL and 36 μg/mL from 24 to 72 h, and by 3—4 orders of magnitude at a concentration of 72 μg/mL. At 48 h cultivation, PMC stimulated biofilm formation at concentrations of 18 μg/mL and 36 μg/mL, while inhibiting it at a concentration of 72 μg/mL. In contrast, PMM reduced the biofilm density at all concentrations. Both types of PM induced resistance to ampicillin, but the effect was stronger for PMM, which also led to resistance to norfloxacin. Conclusions. This study demonstrates that both PMC and PMM have a direct impact on lactose-positive E. coli strain B906, reflected in decreased growth intensity at moderate and high concentrations (36 μg/mL and 72 μg/mL) and increased aggressiveness through reduced enzymatic activity, enhanced biofilm formation, and the emergence of resistance to ampicillin, ceftriaxone, and norfloxacin. |
| publisher |
PH "Akademperiodyka" of the NAS of Ukraine |
| publishDate |
2023 |
| url |
https://ojs.microbiolj.org.ua/index.php/mj/article/view/79 |
| work_keys_str_mv |
AT korbushmyu theeffectofparticulatematterofnaturalandanthropogenicoriginongrowthindicatorsandsensitivitytoantibioticsofescherichiacolib906 AT serhiichuktm theeffectofparticulatematterofnaturalandanthropogenicoriginongrowthindicatorsandsensitivitytoantibioticsofescherichiacolib906 AT yumynaym theeffectofparticulatematterofnaturalandanthropogenicoriginongrowthindicatorsandsensitivitytoantibioticsofescherichiacolib906 AT borisovato theeffectofparticulatematterofnaturalandanthropogenicoriginongrowthindicatorsandsensitivitytoantibioticsofescherichiacolib906 AT tolstanovagm theeffectofparticulatematterofnaturalandanthropogenicoriginongrowthindicatorsandsensitivitytoantibioticsofescherichiacolib906 AT korbušmû theeffectofparticulatematterofnaturalandanthropogenicoriginongrowthindicatorsandsensitivitytoantibioticsofescherichiacolib906 AT sergíjčuktm theeffectofparticulatematterofnaturalandanthropogenicoriginongrowthindicatorsandsensitivitytoantibioticsofescherichiacolib906 AT ûminaûm theeffectofparticulatematterofnaturalandanthropogenicoriginongrowthindicatorsandsensitivitytoantibioticsofescherichiacolib906 AT borisovato theeffectofparticulatematterofnaturalandanthropogenicoriginongrowthindicatorsandsensitivitytoantibioticsofescherichiacolib906 AT tolstanovagm theeffectofparticulatematterofnaturalandanthropogenicoriginongrowthindicatorsandsensitivitytoantibioticsofescherichiacolib906 AT korbushmyu vplivtverdihnanočastinokdimuprirodnogotaantropogennogopohodžennânarostovípokaznikitametabolíčnuaktivnístʹescherichiacolib906 AT serhiichuktm vplivtverdihnanočastinokdimuprirodnogotaantropogennogopohodžennânarostovípokaznikitametabolíčnuaktivnístʹescherichiacolib906 AT yumynaym vplivtverdihnanočastinokdimuprirodnogotaantropogennogopohodžennânarostovípokaznikitametabolíčnuaktivnístʹescherichiacolib906 AT borisovato vplivtverdihnanočastinokdimuprirodnogotaantropogennogopohodžennânarostovípokaznikitametabolíčnuaktivnístʹescherichiacolib906 AT tolstanovagm vplivtverdihnanočastinokdimuprirodnogotaantropogennogopohodžennânarostovípokaznikitametabolíčnuaktivnístʹescherichiacolib906 AT korbušmû vplivtverdihnanočastinokdimuprirodnogotaantropogennogopohodžennânarostovípokaznikitametabolíčnuaktivnístʹescherichiacolib906 AT sergíjčuktm vplivtverdihnanočastinokdimuprirodnogotaantropogennogopohodžennânarostovípokaznikitametabolíčnuaktivnístʹescherichiacolib906 AT ûminaûm vplivtverdihnanočastinokdimuprirodnogotaantropogennogopohodžennânarostovípokaznikitametabolíčnuaktivnístʹescherichiacolib906 AT borisovato vplivtverdihnanočastinokdimuprirodnogotaantropogennogopohodžennânarostovípokaznikitametabolíčnuaktivnístʹescherichiacolib906 AT tolstanovagm vplivtverdihnanočastinokdimuprirodnogotaantropogennogopohodžennânarostovípokaznikitametabolíčnuaktivnístʹescherichiacolib906 AT korbushmyu effectofparticulatematterofnaturalandanthropogenicoriginongrowthindicatorsandsensitivitytoantibioticsofescherichiacolib906 AT serhiichuktm effectofparticulatematterofnaturalandanthropogenicoriginongrowthindicatorsandsensitivitytoantibioticsofescherichiacolib906 AT yumynaym effectofparticulatematterofnaturalandanthropogenicoriginongrowthindicatorsandsensitivitytoantibioticsofescherichiacolib906 AT borisovato effectofparticulatematterofnaturalandanthropogenicoriginongrowthindicatorsandsensitivitytoantibioticsofescherichiacolib906 AT tolstanovagm effectofparticulatematterofnaturalandanthropogenicoriginongrowthindicatorsandsensitivitytoantibioticsofescherichiacolib906 AT korbušmû effectofparticulatematterofnaturalandanthropogenicoriginongrowthindicatorsandsensitivitytoantibioticsofescherichiacolib906 AT sergíjčuktm effectofparticulatematterofnaturalandanthropogenicoriginongrowthindicatorsandsensitivitytoantibioticsofescherichiacolib906 AT ûminaûm effectofparticulatematterofnaturalandanthropogenicoriginongrowthindicatorsandsensitivitytoantibioticsofescherichiacolib906 AT borisovato effectofparticulatematterofnaturalandanthropogenicoriginongrowthindicatorsandsensitivitytoantibioticsofescherichiacolib906 AT tolstanovagm effectofparticulatematterofnaturalandanthropogenicoriginongrowthindicatorsandsensitivitytoantibioticsofescherichiacolib906 |
| first_indexed |
2025-07-17T12:21:52Z |
| last_indexed |
2025-07-17T12:21:52Z |
| _version_ |
1850410835565871104 |
| spelling |
oai:ojs2.ojs.microbiolj.org.ua:article-792023-08-22T16:26:44Z The Effect of Particulate Matter of Natural and Anthropogenic Origin on Growth Indicators and Sensitivity to Antibiotics of Escherichia coli B906 Вплив твердих наночастинок диму природного та антропогенного походження на ростові показники та метаболічну активність Escherichia coli B906 Korbush, М.Yu. Serhiichuk, Т.M. Yumyna, Y.M. Borisova, T.O. Tolstanova, G.M. Корбуш, М.Ю. Сергійчук, Т.М. Юмина, Ю.М. Борисова, Т.О. Толстанова, Г.М. particulate matter air pollution Escherichia coli biofilm formation antibiotic resistance microbiota тверді наночастинки забруднення повітря Escherichia coli біоплівкоутворення антибіотикорезистентність мікробіота Particulate matter (PM), which is among the main components of polluted air, can contribute to the development of gastrointestinal diseases and alter the composition of gut microbiota and its metabolic properties. Objective. The study focuses on analyzing the influence of different concentrations of PM derived from the combustion of cottonwood (PMC) and medical masks (PMM) on the growth intensity, biofilm formation capability, and antibiotic susceptibility of lactose-positive Escherichia coli strain B906. Methods. The MPA medium was inoculated with a culture of E. coli B906 at a concentration of 105 CFU/mL, followed by the addition of PMC and PMM at concentrations of 18 μg/mL, 36 μg/mL, or 72 μg/mL. The growth intensity was determined by measuring the optical density using a spectrophotometer over a period of 72 h. To determine the number of viable cells and their ability to ferment lactose, seeding on the Endo medium was performed. The biofilm-forming ability was determined on polystyrene plates using a staining and desorption method. The antibiotic susceptibility (ampicillin, levomycetin, meropenem, norfloxacin, and ceftriaxone) was determined using the disc-diffusion method for 24, 48, and 72 h of cultivation. Results. Both PMC and PMM exerted suppressive effects on the growth of E. coli B906: at a concentration of 72 μg/mL, the biomass increase was virtually absent. The number of viable cells on the medium with PMC decreased by 1—2 orders of magnitude at concentrations of 18 μg/mL and 36 μg/mL compared to the control and by 6 orders of magnitude at a concentration of 72 μg/mL. At this concentration, no growth was observed at 48 and 72 h. PMM exerted bacteriostatic effects: when seeded on the Endo medium, the number of viable cells decreased by 1—2 orders of magnitude at concentrations of 18 μg/mL and 36 μg/mL from 24 to 72 h, and by 3—4 orders of magnitude at a concentration of 72 μg/mL. At 48 h cultivation, PMC stimulated biofilm formation at concentrations of 18 μg/mL and 36 μg/mL, while inhibiting it at a concentration of 72 μg/mL. In contrast, PMM reduced the biofilm density at all concentrations. Both types of PM induced resistance to ampicillin, but the effect was stronger for PMM, which also led to resistance to norfloxacin. Conclusions. This study demonstrates that both PMC and PMM have a direct impact on lactose-positive E. coli strain B906, reflected in decreased growth intensity at moderate and high concentrations (36 μg/mL and 72 μg/mL) and increased aggressiveness through reduced enzymatic activity, enhanced biofilm formation, and the emergence of resistance to ampicillin, ceftriaxone, and norfloxacin. Тверді частинки, які є одними з основних компонентів забрудненого повітря, можуть сприяти розвитку захворювань шлунково-кишкового тракту, а також змінювати склад кишкової мікробіоти та її метаболічні властивості. Мета. Дослідити вплив різних концентрацій твердих наночастинок, отриманих в результаті згоряння деревини тополі (PMC) та медичних масок (PMM), на інтенсивність росту, здатність до біоплівкоутворення та антибіотикочутливість лактозопозитивного штаму Escherichia coli B906. Методи. Середовище МПБ засівали добовою культурою E. coli B906 у кількості 105 КУО/мл, після чого додавали PMC та PMM у концентраціях 18 мкг/мл, 36 мкг/мл або 72 мкг/мл. Інтенсивність росту визначали вимірюванням оптичної густини на спектрофотометрі впродовж 72 годин. Для визначення кількості життєздатних клітин та їх здатності ферментувати лактозу здійснювали висів на середовище Ендо. Здатність до плівкоутворення визначали на полістиролових планшетах методом, заснованим на фарбуванні структур біоплівки з подальшою десорбцією барвника в органічні розчинники. Чутливість до антибіотиків (ампіцину, левоміцетину, меропенему, норфлоксацину та цефтріаксону) визначали диско-дифузійним методом на 24, 48 та 72 години культивування. Результати. Як PMC, так і PMM здійснюють пригнічувальний вплив на ріст E. coli B906: за концентрації 72 мкг/мл приріст біомаси практично був відсутнім. Кількість життєздатних клітин на середовищі з РМС через 24 години культивування за концентрації 18 мкг/мл та 36 мкг/мл знижувалась на 1—2 порядки у порівнянні з контролем, а за концентрації 72 мкг/мл — на 6 порядків. На 48-у та 72-у години за даної концентрації РМС не висівались зовсім. РММ здійснювали бактеріостатичний вплив: при висіванні на Ендо кількість життєздатних клітин на 24—72 годину за концентрації 18 та 36 мкг/мл знижувалась на 1—2 порядки, а за концентрації 72 мкг/мл — на 3—4 порядки. На 48-у годину культивування РМС за концентрацій 18 мкг/мл та 36 мкг/мл здійснювало стимулюючий вплив на утворення біоплівки, а за концентрації 72 мкг/ мл — інгібуючий. Водночас РММ зменшував щільність біоплівки за всіх концентрацій. Обидва типи РМ викликали резистентність до ампіциліну, але для PMM ефект був сильніший — резистентність виникала також до норфлоксацину. Висновки. У результаті проведених досліджень показано, що РМС та РММ здійснюють безпосередній вплив на лактозопозитивний штам E. coli B906, що відображається у зниженні інтенсивності росту за середніх та високих концентрацій (36 мкг/мл та 72 мкг/мл) та підвищенні його агресивності через зниження ферментативної активності, сприянні підвищенню біоплівкоутворення та появі резистентності до ампіциліну, цефтріаксону та норфлоксацину. PH "Akademperiodyka" of the NAS of Ukraine 2023-08-16 Article Article application/pdf https://ojs.microbiolj.org.ua/index.php/mj/article/view/79 10.15407/microbiolj85.04.034 Mikrobiolohichnyi Zhurnal; Vol. 85 No. 4 (2023): Mikrobiolohichnyi Zhurnal; 34-45 Мікробіологічний журнал; Том 85 № 4 (2023): Мікробіологічний журнал; 34-45 2616-9258 1028-0987 10.15407/microbiolj85.04 en https://ojs.microbiolj.org.ua/index.php/mj/article/view/79/25 Copyright (c) 2023 Mikrobiolohichnyi Zhurnal https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |