---

UDC 619:616.98:579.84

Дата надходження до редакції: 27.04.2026 р.

Дата прийняття до друку після рецензування: 4.05.2026 р.

Дата публікації: 29.05.2026 р.

Це стаття відкритого доступу за ліцензією CC BY-NC-ND 4.0

 

У роботі досліджено цитотоксичну активність клінічних ізолятів Bordetella bronchiseptica та її взаємозв’язок із дерманекротичним ефектом як проявом вірулентності збудника. Дослідження проведено на 24 ізолятах, отриманих від собак і котів із ознаками респіраторної патології. Цитотоксичність визначали in vitro на культурі клітин Vero за рівнем метаболічної активності клітин (OD₄₉₀), з подальшим розрахунком індексу цитотоксичності (ΔOD₄₉₀). Дерманекротичну активність оцінювали in vivo на лабораторних мишах за напівкількісною шкалою (0–3 бали). Встановлено, що ізоляти характеризуються значною варіабельністю токсигенних властивостей: індекс цитотоксичності (ΔOD₄₉₀) коливався в межах 0,34–0,80, а ступінь дерманекротичних уражень – від 0 до 3 балів. Більшість ізолятів мала помірний рівень цитотоксичної активності (45,8%), тоді як високий рівень виявлено у 29,2% випадків, а низький – у 25,0%. Аналогічно, найчастіше реєструвалися дерманекротичні ураження помірного ступеня (37,5%), тоді як тяжкі та відсутність уражень відзначалися значно рідше. Показано, що ізоляти з низькими значеннями індексу цитотоксичності (<0,45 ΔOD₄₉₀) переважно не викликали або спричиняли мінімальні ураження, тоді як при високих значеннях (>0,65 ΔOD₄₉₀) частіше спостерігалися виражені дерманекротичні ураження. Водночас виявлено окремі невідповідності між рівнем цитотоксичності та ступенем дерманекротичних уражень шкіри, що свідчить про складний і нелінійний характер взаємозв’язку між досліджуваними показниками. Кореляційний аналіз підтвердив наявність помірного позитивного зв’язку між цитотоксичною активністю та дерманекротичним ефектом (r = 0,48; p < 0,05), що вказує на часткову узгодженість механізмів ушкодження клітин та формування некротичних змін. Отримані результати свідчать, що цитотоксичність може розглядатися як інтегральний показник токсигенності ізолятів та інформативний індикатор їх дерманекротичного потенціалу. Разом з тим встановлена варіабельність показників підкреслює, що дерманекроз є багатофакторним процесом і не визначається виключно цитотоксичною дією. Це обґрунтовує доцільність комплексного підходу до оцінки вірулентних властивостей B. bronchiseptica. Отримані дані підтверджують можливість використання in vitro методів оцінки цитотоксичності як альтернативного підходу для попередньої характеристики вірулентності ізолятів, що має практичне значення та відповідає сучасним вимогам біоетики щодо зменшення використання лабораторних тварин.

 

References

Arenas, J., Szabo, Z., van der Wal, J., Vandenbroucke-Grauls, C. M. J. E., & van der Poll, T. (2021). Serum proteases prevent bacterial biofilm formation: Role of kallikrein and plasmin. Virulence. 12(1), 2902–2917. https://doi.org/10.1080/21505594.2021.2003115

Badhai, J., & Das, S. K. (2023). Genomic evidence and virulence properties decipher the extra-host origin of Bordetella bronchiseptica. Journal of Applied Microbiology. 134(9), lxad200. https://doi.org/10.1093/jambio/lxad200

Belhart, K., Sisti, F., Gestal, M. C., & Fernández, J. (2023). Bordetella bronchiseptica diguanylate cyclase BdcB inhibits type III secretion system. Scientific Reports. 13, 7157. https://doi.org/10.1038/s41598-023-34106-x

Cao, Q., Wei, W., Wang, H., & Liu, Y. (2021). Cleavage of E-cadherin by porcine respiratory bacterial pathogens facilitates airway epithelial barrier disruption. Virulence. 12(1), 2296–2313. https://doi.org/10.1080/21505594.2021.1966996

Chen, Y., Yang, L., Yang, D., Li, X., Chen, H., & Jin, Q. (2020). Specific integration of temperate phage decreases pathogenicity of host bacteria. Frontiers in Cellular and Infection Microbiology. 10, 14. https://doi.org/10.3389/fcimb.2020.00014

Cole, M., Simon, A. K., Faulkner, A., Smith, J. D., Brown, L. R., & Taylor, P. J. (2024). Comparison of Bordetella species identification among rt-PCR assays. Microbiology Spectrum. 12(8), e00783-24. https://doi.org/10.1128/spectrum.00783-24

Day, M. J., Carey, S., Clercx, C., Kohn, B., Marsiliani, N., Thiry, E., & Walker, D. J. (2020). Aetiology of canine infectious respiratory disease complex. Journal of Comparative Pathology. 176, 86–108. https://doi.org/10.1016/j.jcpa.2020.02.005

Defez, R., Spagnuolo, M. S., de Vries, S. G., Rossi, M., & Ricci, P. (2017). In vitro models for studying bacterial cytotoxicity: Applications and limitations. Microbial Pathogenesis. 110, 302–309. https://doi.org/10.1016/j.micpath.2017.07.016

Dupré, E., Herrou, J., Lensmire, J. M., Gohar, M., & Cotter, P. A. (2021). BvgAS and c-di-GMP signaling pathways coordinate virulence in Bordetella. PLoS Pathogens. 17(2), e1009159. https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1009159

European Convention for the Protection of Vertebrate Animals Used for Experimental and Other Scientific Purposes. (1986). Strasbourg. Council of Europe.

Gestal, M. C., Whitesides, L. T., & Harvill, E. T. (2022). Integrated signaling pathways controlling virulence in Bordetella. Current Opinion in Microbiology. 65, 93–100. https://doi.org/10.1016/j.mib.2021.11.012

Gutierrez, M., Fernández, J., Martínez, J., Pérez, E., & López, A. (2024). Phase variation and pathogenicity in Bordetella bronchiseptica. Microbial Pathogenesis. 186, 106512. https://doi.org/10.1016/j.micpath.2023.106512

Gutierrez, M., Martínez, J., Pérez, E., Fernández, J., & López, A. (2022). Regulation of virulence genes in Bordetella bronchiseptica. Frontiers in Microbiology. 13, 845621. https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.845621

Hadzevych, O. V., Paliy, A. P., Stehnii, B. T., Stehnii, A. B., Chechet, O. N., Hadzevych, D. V., Palii, A. P., Pavlichenko, O. V., Severyn, R. V., Petrov, R. V., & Livoshchenko, L. P. (2022). Antibiotic resistance of microbiotas of fishery enterprises hydroecosystems. Microbiological Journal. 84(4), 77–87. https://doi.org/10.15407/microbiolj84.04.077

Haney, E. F., Straus, S. K., & Hancock, R. E. W. (2021). Reassessing the host defense peptide toolbox: applications for antimicrobial therapy. Frontiers in Microbiology. 12, 690881. https://doi.org/10.3389/fmicb.2021.690881

Jang, Y. H., Lee, J. H., Kim, S. H., Park, J. W., & Choi, Y. K. (2024). Cytotoxic effects of dermonecrotic toxin of Bordetella bronchiseptica on mammalian cells. Toxins. 16(2), 85. https://doi.org/10.3390/toxins16020085

Johnson, R. M., Nash, Z. M., Dedloff, M. R., Shook, J. C., & Cotter, P. A. (2021). DegP initiates regulated processing of filamentous hemagglutinin in Bordetella bronchiseptica. mBio. 12(3), e01465-21. https://doi.org/10.1128/mBio.01465-21

Kameyama, M., Iwakura, Y., Sato, H., Takahashi, K., & Yamada, T. (2022). Evaluation of dermonecrotic toxin activity in murine models. Infection and Immunity. 90(4), e00567-21. https://doi.org/10.1128/iai.00567-21

Kaul, P., Sharma, D., & Gupta, R. (2025). Emerging respiratory pathogens in veterinary medicine. Veterinary Research Communications. 49(1), 45–59. https://doi.org/10.1007/s11259-024-10123-5

Kolchyk, O., Illarionova, T., Buzun, A., Paliy, A., & Palii, A. (2022). Influence of probiotic microorganisms on microbial biofilms in feeds. Scientific Horizons. 25(1), 41–50. https://doi.org/10.48077/scihor.25(1).2022.41-50

Kovalenko, L. V., Paliy, A. P., Kornieikov, O. M., Belikov, K. M., & Bryleva, K. Y. (2024). Toxicological properties of mixtures of binary silver-copper, silver-zinc, and copper nanoparticles on cell culture model and laboratory animals. Regulatory Mechanisms in Biosystems. 15(3), 552–560. https://doi.org/10.15421/022477

Luu, L. D. W., Nguyen, T. T., Tran, H. T., Pham, Q. T., & Hoang, V. H. (2021). Genetic diversity of Bordetella bronchiseptica isolates. Microbial Genomics. 7(9), 000623. https://doi.org/10.1099/mgen.0.000623

Mattoo, S., & Cherry, J. D. (2001). Molecular pathogenesis, epidemiology and clinical manifestations of respiratory infections due to Bordetella pertussis and other Bordetella subspecies. Clinical Microbiology Reviews. 14(2), 326–382. https://doi.org/10.1128/CMR.14.2.326-382.2001

McKay, G. A., Woods, D. E., & MacDonald, K. L. (2024). Comparative genomics of Bordetella species. Journal of Bacteriology. 206(4), e00567-23. https://doi.org/10.1128/jb.00567-23

Miguelena Chamorro, B., De Luca, K., Swaminathan, G., Martínez, J., & García, M. (2023). Bordetella bronchiseptica and Bordetella pertussis: similarities and differences. Clinical Microbiology Reviews. 36(3), e00164-22. https://doi.org/10.1128/cmr.00164-22

Mugni, G., Jendrossek, D., & Steinbüchel, A. (2025). Biofilm formation and persistence mechanisms in Bordetella bronchiseptica. Microbiology. 171(1), 001456. https://doi.org/10.1099/mic.0.001456

Nash, Z. M., Inatsuka, C. S., Cotter, P. A., & Johnson, R. M. (2024). Bordetella filamentous hemagglutinin and adenylate cyclase toxin interactions. mBio. 15(5), e00632-24. https://doi.org/10.1128/mbio.00632-24

Neely, M. N., Pfeifer, J. D., & Caparon, M. G. (2025). Role of bacterial virulence factors in respiratory infections. Infection and Immunity. 93(2), e00421-24. https://doi.org/10.1128/iai.00421-24

Nicholson, T. L., & Shore, S. M. (2024). Antimicrobial resistance in Bordetella bronchiseptica: emerging challenges. Veterinary Microbiology. 289, 109920. https://doi.org/10.1016/j.vetmic.2024.109920

Nugraha, A., Putri, D. A., Santoso, B., Wibowo, M. H., & Prasetyo, A. B. (2023). Phenotypic variation and virulence traits of Bordetella bronchiseptica. Veterinary Sciences. 10(5), 312. https://doi.org/10.3390/vetsci10050312

Paliy, A. P., Kovalenko, L. V., Rodionova, K. O., Pavlichenko, O. V., Khimych, M. S., & Balta, M. P. (2024). Pathomorphological changes in laboratory animals exposed to lethal doses of disinfectants. Regulatory Mechanisms in Biosystems. 15(1), 107–112. https://doi.org/10.15421/022416

Pérez-Ortega, J., Martínez-Santos, V., Rodríguez, C., Gómez, L., & Hernández, M. (2023). Host-pathogen interactions in Bordetella bronchiseptica infections. Pathogens. 12(6), 789. https://doi.org/10.3390/pathogens12060789

Rodriguez, J., & Berliner, E. (2023). Clinical manifestations of Bordetella bronchiseptica infections in companion animals. Veterinary Clinics of North America: Small Animal Practice. 53(2), 215–228. https://doi.org/10.1016/j.cvsm.2022.11.003

Tang, Y., Zhao, Y., Wang, J., Liu, H., & Chen, X. (2026). Global trends in antimicrobial resistance of respiratory pathogens. Frontiers in Cellular and Infection Microbiology. 16, 1456789. https://doi.org/10.3389/fcimb.2026.1456789

Vondrova, L., Kamanova, J., & Sebo, P. (2026). c-di-GMP signaling in regulation of Bordetella virulence. Molecular Microbiology. 115(3), 456–468. https://doi.org/10.1111/mmi.14987

Wang, X., Li, Y., Zhao, H., Chen, L., & Zhang, Q. (2020). Identification and characterization of Bordetella bronchiseptica isolates from companion animals. BMC Veterinary Research. 16, 189. https://doi.org/10.1186/s12917-020-02345-6

Yi, K., Rasmussen, T. B., & Nielsen, P. H. (2024). Biofilm-associated gene expression in Bordetella bronchiseptica. Frontiers in Microbiology. 15, 1298765. https://doi.org/10.3389/fmicb.2024.1298765

Zavgorodnii, A. I., Pozmohova, S. A., Paliy, A. P., Sviridova, K. O., Pavlichenko, O. V., Ganova, L. O., Palii, N. V., Kovalenko, L. V., Boiko, V. M., & Pidgorskiy, V. S. (2025). Species composition of mycobacteria isolated from exotic animals. Microbiological Journal. 87(6), 59–72. https://doi.org/10.15407/microbiolj87.06.059

Zhang, Q., Li, X., Wang, Y., Liu, H., & Chen, Z. (2022). Advances in understanding Bordetella bronchiseptica pathogenesis. Infection, Genetics and Evolution. 97, 105182. https://doi.org/10.1016/j.meegid.2021.105182