CC BY
242
плодородная, Гондуин красный; сорта крыжовника: Хаутон, Карри, Русский, сорт черной смородины: Бос-копский великан [3].
2 Методы исследований
• Полевые: маршрутный метод, метод сбора материалов.
• Лабораторные: метод микроскопирования, метод микрофотосъемки, работа с опредилителем.
3 Результаты исследования
В ходе исследования проводилось выделение спор с пораженных органов растений (листьев, плодов) семейства Крыжовниковые:
1) смородина красная (Ribes rubrum L.);
2) смородина черная (Ribes nigrum L.);
3) крыжовник обыкновенный (Grossularia reclinata L.) [3; 4].
Споры выделялись путем микроскопирования с последующей их микрофотосъемкой.
Идентификация спор при помощи определителя Н.М. Пидопличко показала, что патогенные грибы принадлежат следующим видам:
1 Sphaerotheca morsuvae Schw. - возбудитель ложной американской мучнистой росы;
2 Pseudopeziza ribes f.grossularia Nat. - возбудитель антракноза смородины;
3 Puccinia ribesii caricis Kleb. - возбудитель бо-кальчатой ржавчины [3; 4; 6].
Данные грибы являются опасными патогенами, часто приводящими к значительным потерям урожая и огромным убыткам для сельского хозяйства, для декоративных и садоводческих хозяйств, потому что наиболее часто они поражают сильнорослые, здоровые растения [6].
В период вегетационного сезона 2014 г. растения были сильно поражены патогенными организмами (в том числе и грибами), так как повышенная влажность и оптимальный температурный режим летнего периода (17-25°С) способствовали развитию заболеваний.
Список литературы
1 Доброзракова Т. Л, Летова М. Ф, Степанов К М, Хохряков М. К..
Определитель болезней растений. - М. : Гос. изд-во сельскохозяйственной литературы, 1956.
2 Жизнь растений, грибы / под ред. А. В. Федорова. - М. :
Просвещение. 1976. - Т.2. - С. 142-144.
3 Пересыпкин В. Ф. Сельскохозяйственная фитопатология. -
4-е изд., перераб. и доп. - М. : Агропромиздат, 2000. -С. 4110-418.
4 Пидопличко Н. М, Милько А. А. Атлас мукоральных грибов. -
Киев : Изд-во «Наукова Думка», 1971. - С.118-132.
5 Стрельская О. Я. Низшие растения Систематика :
учебное пособие для пед. ин-тов по биол. и георг. спец. / под ред. Н. А. Дорожкина. - Минск: Высш. шк., 1985. -С.63-67.
6 Черепанова Н. П. Систематика грибов : учебное пособие. -
СПб. : Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2004. - 352 с.
УДК 581.1 Т.А. Шварц
Курганский государственный университет
БИОПЛЕНКИ КАК МИКРОБНОЕ СООБЩЕСТВО
Аннотация. В статье проводится обзор литературных источников о биопленках - микробных сообществах, их развитии, локализации и особых свойствах
Ключевые слова: биопленки, микроорганизмы, микроценоз.
T.A. Shvarts Kurgan State University
BIOFILM AS A MICROBIAL COMMUNITY
Annotation. The article presents a review of literature on biofilms - microbial communities, their development, localization and special properties.
Keywords: biofilm, microorganisms, microcenosis.
ВВЕДЕНИЕ
Вплоть до конца прошлого века, то есть более 150 лет, микробиология развивалась главным образом на основе исследований чистых культур микроорганизмов. Более того, восприятие бактерий как одноклеточных форм жизни глубоко укоренилось именно благодаря исследованиям на чистых культурах [1]. Несмотря на то, что биопленки бактерий (маты) были открыты сравнительно давно, исследование этих микробиологических объектов приобрело систематический характер лишь в последнее десятилетие. Вероятно, это связано с тем, что функционирование этих особых бактериальных агломераций в ряде случаев значительно осложняет практическую деятельность человека. Так, установлено, что многие хронические инфекции животных и человека обусловлены способностью бактерий расти в виде биопленок на поверхностях их кожных покровов, слизистых и ран. При этом критическое значение имеет изменение биологических свойств бактерий в биопленках, которое приводит к возрастанию их патогенного потенциала за счет недоступности в этом состоянии для специфических и неспецифических защитных иммунных систем колонизированного макроорганизма, устойчивости к действию антибиотиков и других неблагоприятных факторов [9].
Цель настоящей работы: обзор литературы о этапах развития биопленок микроорганизмов.
1 Общее представление о биопленках
В настоящее время считается общепринятым представление о том, что биопленки развиваются на любом материале, который контактирует с любой жидкостью, где в принципе могут существовать микроорганизмы. Фактически любая поверхность как биоген-
ного, так и абиогенного происхождения колонизирована микроорганизмами, и следовательно, на всех этих поверхностях закономерно формируются биопленки. Более того, ни для одного вида бактерий не описано существование только в планктонном состоянии при всех возможных условиях роста [11]. Наиболее уместное на данный момент определение биопленки состоит в следующем: «Биопленка - микробное сообщество, характеризующееся клетками, которые прикреплены к поверхности или друг к другу, заключены в матрикс синтезированных ими внеклеточных полимерных веществ, и демонстрируют изменение фенотипа, выражающееся в изменении параметров роста и экспрессии специфичных генов» [6].
Рисунок 1 - Стадии развития биопленки [16]
Выделяют пять стадий развития биопленки (рисунок 1):
1 Сначала происходит первичное прикрепление микроорганизмов к поверхности (адгезия, сорбция) из окружающей среды (обычно жидкости). Эта стадия обратима.
2 Окончательное (необратимое)прикрепление, иначе называемое фиксацией. На этой стадии микробы выделяют внеклеточные полимеры, обеспечивающие прочную адгезию.
3 Созревание (в англоязычной литературе - со-зревание-1). Клетки, прикрепившиеся к поверхности, облегчают прикрепление последующих клеток, внеклеточный матрикс удерживает вместе всю колонию. Накапливаются питательные вещества, клетки начинают делиться.
4 Рост (в англоязычной литературе - созревание-II). Образована зрелая биопленка, и теперь она изменяет свой размер и форму. Внеклеточный матрикс служит защитой клеток от внешних угроз.
5 Дисперсия (выброс бактерий): в результате деления периодически от биопленки отрываются отдельные клетки, способные через некоторое время прикрепиться к поверхности и образовать новую колонию [12].
Свойствами биопленки являются :
- взаимодействующая общность разных типов микроорганизмов;
- микроорганизмы собраны в микроколонии;
- микроколонии окружены защитным матриксом;
- внутри микроколоний - различная среда;
- микроорганизмы имеют примитивную систему связи;
- микроорганизмы в биопленке устойчивы к антибиотикам, антимикробным средствам и реакции организма хозяина [14].
Кроме тканей организма хозяина, микробные биопленки колонизируют различные медицинские устройства небиологической природы, внедряемые в организм человека (катетеры, водители ритма, сердечные клапаны, ортопедические устройства). Исследования имплантированных медицинских устройств с применением электронной микроскопии показали присутствие бактериальных биопленок. При этом, как в любом микробиоценозе, в биопленках имеются постоянно обитающие виды бактерий (индигенная микрофлора) и транзиторные виды микробов. В состав кишечного содержимого входят представители 17 семейств, 45 родов и свыше 400 видов микроорганизмов, все они образуют сложнейшую по организации биопленку, и этот факт заставляет нас, например, совершенно по-новому взглянуть на механизм возникновения и причины дисбактериоза кишечника, а также способы его лечения [15].
Важно учитывать при подозрении на формирование биопленки у больного:
1 Отслоение биопленок в кровотоке или мочевы-водящем тракте может приводить к формированию эмболов (любой несвязанный внутрисосудистый субстрат (твёрдый, жидкий или газообразный), циркулирующий по кровеносному руслу, не встречающийся там в нормальных условиях, способный вызвать закупорку артериального сосуда на достаточно большом расстоянии от места появления).
2 Бактерии в биопленках могут обмениваться плазмидами резистентности (передача резистентности от вида к виду).
3 Биопленки могут снижать чувствительность бактерий к антимикробным агентам.
4 Биопленки с грамотрицательными бактериями могут продуцировать эндотоксин, что может приводить к инфекционно-токсическому шоку.
5 Бактерии в биопленке не поддаются воздействию иммунной системы хозяина [17].
2 Физиология и структура биопленок
Многочисленные физиологические процессы, происходящие в биопленке, отличаются от физиологии чистых культур этих же бактерий. Соответственно, реакция микроорганизмов на изменение условий окружающей среды в биопленке существенно отличается от реакции каждого отдельного вида в монокультуре [8]. Такая организация обеспечивает ее физиологическую и функциональную стабильность и является основой конкурентного выживания в экологической нише. Сообщество микроорганизмов организует единую генетическую систему в виде плазмид - кольцевых ДНК, несущих поведенческий код для членов биопленки, определяющих их пищевые (трофические), энергетические и другие связи между собой и внешним миром.
Последнее получило специальное определение
как социальное поведение микроорганизмов - Quorum Sensing [4]. Назначение Quorum Sensing - обеспечивает координированное коллективное поведение популяции этих микроорганизмов. QS основан на сигнальном механизме, который осуществляется с помощью выделения бактериями при высокой плотности популяции специфических химических веществ (низкомолекулярных аутоиндукторов), взаимодействующих с рецепторными регуляторными белками. Большинство грамотрицательных бактерий используют в качестве сигнальных молекул N-ацил-гомосеринлак-тоны [20]. У ряда микроорганизмов плотностно-зави-симые геннные системы находятся под контролем других регуляторных механизмов, в том числе зависимых от циклического АМФ (напр., у V. fischeri) [18]. Системы QS оценивают не только плотность популяции, но и другие параметры внешней среды посредством соответствующих генных регуляторов. QS играет ключевую роль в регуляции многих метаболических процессов у микроорганизмов, например: биолю-минисценции у морских бактерий, формирования кле-ток-швермеров у бактерий родов Proteus и Serratia, споруляции у бацилл и актиномицетов, стимуляции роста стрептококков, синтеза антибиотиков и др. Впервые система QS была описана А. Эберхардом с со-авт. в 1981 г. у морской бактерии Pfotobacterium fisheri.
Оппортунистические патогенные бактерии Pseudomonas aeruginosa могут размножаться в пределах хозяина без ущерба, пока они не достигают определённой концентрации [22].
Кроме того, микроорганизмы, входящие в состав биопленок, осуществляют многочисленные метаболические реакции, вовлекаясь в процессы синтеза и деградации как соединений, образуемых в организме хозяина, так и чужеродных субстанций, участвуют в процессах распознавания, абсорбции и транслокации как полезных, так и потенциально вредных агентов [13; 10; 5]. Поскольку свободные бактериальные клетки хуже защищены, чем биопленки, то антибиотик, высокоактивный in vitro при тестировании в чистой культуре, при испытаниях in vivo (когда преобладает фенотип биопленок) может оказаться неэффективным.
3 Методология выращивания микробных биопленок
Научный филогенез методологии выращивания микробных биопленок уже на ранних этапах разделился на два направления: культивирование в динамических (имитация естественных условий обитания микроорганизмов) и статических условиях.
Общая суть динамических методов заключается в инокулировании микроорганизмов в планктонной фазе развития в жидкие питательные среды, которые циркулируют в закрытой системе. Таким образом, создаются условия для постоянного потока жидкости, содержащей микроорганизмы. Первоначальная адгезия микроорганизмов происходит на поверхности системы фильтров и/или на внутренних частях ферментера. В последующем адгезированные микроорганизмы образуют матрикс биопленки [19; 16].
Вторая группа методов основана на создании ста-
тических условий культивирования микроорганизмов. Наиболее часто используемой техникой среди данной группы является метод с применением 96-луночных пластиковых планшетов в различных модификациях. Суть метода можно охарактеризовать следующим образом: суспензия бактерий вносится в лунки планшета, после инкубации в оптимальных условиях планктонная фаза популяции бактерий удаляется вместе с питательной средой, образовавшиеся биопленки выявляются различными способами. Уже в ранних работах была отмечена разная адгезивная способность одних и тех же штаммов микроорганизмов к различным поверхностям [21]. Данный факт связан с тем, что все микроорганизмы обладают способностью прикрепляться к органическим и неорганическим поверхностям, а адгезия является пусковым механизмом в развитии инфекционного процесса. Некоторые авторы разделяют прикрепление бактерий к поверхностям на неспецифическое и специфическое. Первое обусловлено физико-химическими процессами взаимодействия бактерий с поверхностью (электростатические и гидрофобные взаимодействия, броуновское движение). Неспецифическое прикрепление осуществляется к биотическим и абиотическим объектам и в большей степени обратимо.
К методам, которые визуализируют ультраструктуру микробных сообществ, можно отнести электронную микроскопию и конфокальную лазерную сканирующую микроскопию (CLSM). Другие методы основаны на сорбции молекул красителя на структурах биопленки с последующей их отмывкой (десорбцией) в органические растворители. Такой способ индикации биопленок наиболее часто используется в статических методах культивирования микробных биопленок и позволяет дать условную количественную характеристику образовавшимся микробным сообществам, т.е. чем больше образуется матрикс биопленки, тем больше красителя сорбируется на его поверхности и тем выше оптическая плотность образца [4].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, одной из основных проблем практической медицины становится проблема лечения заболеваний микробного происхождения, в тех случаях, когда чувствительность к антибиотикам микроорганизмов, ассоциированных в биопленку, не соответствует таковой, определенной в лабораторных тестах на клинических изолятах чистых культур бактерий [7]. Известно, что биопленки способны образовывать более 90% изученных видов бактерий, а их формирование выявляется более чем при 80% хронических заболеваний микробной этиологии [3]. В связи с этим в последние годы идет активное изучение действия антибиотиков на биопленки бактерий, вызывающих патологические процессы различной локализации [2].
Список литературы
1 Байрамов И. Т., Белобородова Н. В. - М. : НИССХ им. Бакулева
РАМН, 2009. - С. 7.
2 Бехало В. А., Бондаренко В. М, Сысолятина Е. В. Иммуно-
биологические особенности бактериальных клеток
медицинских биопленок // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. - 2010. - № 4. -С. 97-105.
3 Гостев В. В., Сидоренко С. В. Бактериальные биопленки и
инфекции//Журнал инфектологии. - 2010. - № 2(3). -С.4-15.
4 Лямин А. В., Боткин Е. А., Жестков А. В. Методы выявле-
ния биопленок в медицине: возможности и перспективы, Самарский государственный медицинский университет, Самара // Клин микробиол антимикроб химио-тер 2012, Том 14, № 1.
5 Мальцев С. В., Мансурова Г. Ш. Казанская государственная
медицинская академия // Журнал Природная медицина. -№ 1. - 2013 (13). - С. 86-89.
6 Маянский А. Н, Чеботарь И. В. Стафилококковые биоплен-
ки: структура, регуляция, отторжение // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. -2011. - № 1. - С. 101-108.
7 Naumenko Z. S., Rozova L. V., Kliushin N. M. Dynamics of
antibiotic resistance of Staphylococcus aureus isolated from chronic osteomyelitis patients // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. - 2003. - № 2. - С. 70-72.
8 Розова Л. В., Годовых Н. В. Сравнительная характеристи-
ка видового состава микроорганизмов при хроническом посттравматическом и гематогенном остеомиелите // Гзний Ортопедии. - 2014. - № 2.
9 Романова Ю. М. [и др.] Образование биоплёнок - пример
«социального» поведения бактерий // Микробиология. -2006. - Т. 75. - С. 556-561.
10 Тец В. В., Артеменко Н. К. Биопленки возбудителей
уроинфекций и использование фторхинолонов. Consilium Medicum // Урология. - 2008. - Т. 10, № 4.
11 Тец В. В. Бактериальные сообщества // Клеточные
сообщества / под ред. В. Теца. - СПб. : Изд-во СПбГМУ, 1998. - С. 15-73.
12 Чеботарь И. В., Гурьев Е. Л. Лабораторная диагностика
клинически значимых биопленочных процессов // Вопр. диагностики в педиатрии. - 2012. - № 4. - С. 15-20.
13 O'Toob G. A., Kaplan H. B., Kolter R. Biofilm formation as
microbial development. Ann Rev Microbiol 2000; 54: 49-79.
14 Costerton J. W., Stewart P. S., Greenberg E. P. Bacterial
biofilms: a common cause of persistent infections. Science 1999; 284: 1318-22.
15 El-Azizi M. et al. //Ann. Clin. Microbiol. Antimicrob. 2005. V. 4.
P. 2.
16 Hall-Stoodley L., Rayner J., Stoodley P., Lappin-Scott
H.Establishment of experimental biofilms using the modified robbins device and flow cells. Meth Biotechn 1999;12:307-18.
17 Jain A., Agarwal A. Biofilm production, a marker of pathogenic
potential of colonizing and commensal staphylococci. J Microbiol Methods 2009; 76(1): 88-92.
18 База знаний по биологии человека; Кворум сенсинг,
«чувствование (ощущение) достаточности» (quorum sensing). URL: http://humbio.ru/humbio/tarantul_sl/ 00000a4c.htm
19 Биоплёнка. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/
20 Хостинг презентаций; Физиология и биохимия микроорга-
низмов. URL: http://ppt4web.ru/biologija/fiziologija-biokhimija-mikroorganizmov-prokariotov-bakterijj-ehukariotov-prostejjshikh-gribov-virusov.html
21 Хмель И. А., Плюта В. А. Биопленки бактрий. URL: http://
www.myshared.ru/slide/540431/
22 Словари и энциклопедии на Академике; Чувство кворума.
URL: http://dic. academic. ru/dic. nsf/ruwiki/1892444
УДК 581.1 А.Н. Максимова
Курганский государственный университет
ДИНАМИКА ВЫДЕЛЕНИЯ БАКТЕРИЙ РОДА ACINETOBACTER В ОРТОПЕДО-ТРАВМАТОЛОГИЧЕСКОМ СТАЦИОНАРЕ
Аннотация. В статье приведены данные анализа частоты встречаемости бактерий рода Acinetobacter в ортопедо-травматологическом стационаре.
Ключевые слова: неферментирующие бактерии, бактерии рода Acinetobacter, микробная культура.
A.N. Maksimova Kurgan State University
DYNAMICS OF ALLOCATION OF BACTERIA OF THE GENUS ACINETOBACTER IN ORTHOPAEDIC-
TRAUMATOLOGICAL HOSPITAL
Annotation. The article presents the data analysis of the frequency of occurrence of bacteria of the genus Acinetobacter in orthopaedic-traumatological hospital.
Key words: nonfermentative bacteria, bacteria of the genus Acinetobacter, microbial culture.
ВВЕДЕНИЕ
Первые случаи инфекций, вызванных бактериями рода Acinetobacter, наблюдали на рубеже 70-80-х годов, однако публикации, в которых авторы сообщают о значительной чистоте выделения этого возбудителя при госпитальных инфекциях, появились в 90-х годах XX века. В настоящее время Acinetobacter относят к грамотрицательным неферментирующим бактериям (НФБ), эти микробы являются одними из ведущих возбудителей нозокомиальных инфекций. Клинически важной особенностью НФБ является высокая частота резистентности микроорганизмов к различным классам антимикробных препаратов [3]. Другим важным свойством НФБ является наличие у них межклеточной сигнальной системы «quorum sensing» -механизма, который следит за плотностью клеток бактериальной популяции и отвечает за контроль продукции многих внеклеточных факторов патогенности, что обеспечивает бактериям преодоление защитных сил макроорганизма при инфекции. Еще одним свойством НФБ является способность к формированию биопленки, структура и физиологические свойства которой обеспечивают повышение устойчивости к антибиотикам, дезинфектантам и влиянию со стороны иммун-
