Научная статья на тему 'Действие низкотемпературной плазмы на различные виды микоплазм'

Действие низкотемпературной плазмы на различные виды микоплазм Текст научной статьи по специальности «Биотехнологии в медицине»

CC BY
74
26
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
"ХОЛОДНАЯ" ЭЛЕКТРОЛИТНАЯ ПЛАЗМА (ХЭП) / COLD ELECTROLYTE PLASMA (CEP) / МИКОПЛАЗМЫ / MYCOPLASMA / БАКТЕРИЦИДНЫЙ ЭФФЕКТ / BACTERICIDAL EFFECT / ЭУКАРИОТИЧЕСКИЕ КЛЕТКИ / EUKARYOTIC CELLS / ДЕКОНТАМИНАЦИЯ / DECONTAMINATION

Аннотация научной статьи по биотехнологиям в медицине, автор научной работы — Мухачев А.Я., Раковская И.В., Мыллер Г.Г., Ермолаева С.А., Левына Г.А.

Цель. Изучить влияние низкотемпературной («холодной») электролитной плазмы (ХЭП) на выживаемость некоторых видов микоплазм, растущих на агаре, а также микоплазм, наиболее часто контаминирующих перевиваемые линии клеток человека нормального и злокачественного происхождения с целью деконтаминации. Материалы и методы. Mycoplasma hominis, Mycoplasma arginini и Aholeplasma laidlawii, выращенные на агаре, и микоплазмы, контаминировавшие перевиваемые линии клеток человека нормального (МТ4) и злокачественного (HeLa) происхождения. Источник плазмы аппарат «Плазмотом», генерирующий ХЭП при нормальном атмосферном давлении и температуре окружающей среды. Облучение плазмой проводили с соблюдением одинаковых режимов для всех вариантов биологического субстрата. Продолжительность воздействия выбирали произвольно от 15 до 300 сек. Результаты. Показано выраженное бактерицидное действие высоких доз ХЭП на все испытанные варианты микоплазм, облученные сразу после посева на агар. Однако после пассажа зарегистрировано остаточное число выживших колоний. Пассаж колоний, облученных в выросшем состоянии даже высокими дозами ХЭП, также показал выживание остаточного числа бактерий у всех испытанных видов микоплазм. Облучение M.hominis сразу после посева малыми дозами ХЭП приводило к формированию необычных «мини-колоний», идентичных выделенным от людей, инфицированных этой же микоплазмой. При микробиологическом высеве в агар культуральной жидкости от двух спонтанно контами-нированных штаммов перевиваемых клеток человека и облученных ХЭП роста микоплазм не обнаружено. Заключение. ХЭП обладает выраженными бактерицидными свойствами на разные виды микоплазм как растущие на агаре, так и контаминирующие эукариотические клетки. Однако даже при высоких дозах облучения ХЭП незначительная часть бактериальных клеток, растущих на агаре, все же выживает. Это может указывать на высокую степень гетерогенности и адаптации микоплазм, подвергавшихся даже такому жесткому воздействию, как холодная плазма с плазмахимическим механизмом разрушения биологического субстрата.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по биотехнологиям в медицине , автор научной работы — Мухачев А.Я., Раковская И.В., Мыллер Г.Г., Ермолаева С.А., Левына Г.А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

EFFECT OF LOW TEMPERATURE PLASMA ON VARIOUS MYCOPLASMA SPECIES

Aim. Study the influence of low temperature (cold) electrolyte plasma (CEP) on survivability of some mycoplasma strains growing in agar as well as mycoplasma that most frequently contaminate transplantable human cell lines of normal and malignant origin with the aim of decontamination. Materials and methods. Mycoplasma hominis, Mycoplasma arginini and Aholeplasma laidlawii grown in agar and mycoplasma that contaminated transplantable human cell lines of normal (MT4) and malignant (HeLa) origin. Plasma source Plasmatom device that generates CEP at normal atmosphere pressure and environment temperature. Exposure to plasma was carried out with adherence to the same modes for all the variants of biological substrate. The duration of exposure was selected randomly from 15 to 300 seconds. Results. A pronounced bactericidal effect of high doses of CEP on all the tested mycoplasma variants exposed immediately after seeding into agar was shown. However after a passage a residual number of survived colonies was registered. Passage of colonies exposed in grown state even to high doses of CEP also showed survival of a residual number of bacteria in all the tested mycoplasma species. Exposure of M. hominis immediately after seeding to low doses of CEP resulted in formation of unusual mini-colonies identical to those isolated from humans infected by the same mycoplasma. During microbiological seeding into agar of cultural fluid from 2 spontaneously contaminated strains of transplantable human cells and exposed to CEP growth ofmycoplasma was not detected. Conclusion. CEP has pronounced bactericidal properties on various mycoplasma strains growing in both agar and contaminating eukaryotic cells. However even at high doses of exposure to CEP an insignificant part of bacterial cells growing in agar still survives. This may indicate a high degree of heterogeneity and adaptation of mycoplasma subjected to even such hard exposure as cold plasma with plasma-chemical mechanism of destruction of biological substrate.

Текст научной работы на тему «Действие низкотемпературной плазмы на различные виды микоплазм»

© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2013

А.Я.Мухачев1, И.В.Раковская1, Г.Г.Миллер1, С.А.Ермолаева1, Г.А.Левина1, С.В.Белов2, С.М.Нефедов2, Ю.К.Данилейко2

ДЕЙСТВИЕ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЫ НА РАЗЛИЧНЫЕ ВИДЫ МИКОПЛАЗМ

1НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф.Гамалеи; 2ООО «Новые энергетические технологии» Института общей физики им. А.М.Прохорова, Москва

Цель. Изучить влияние низкотемпературной («холодной») электролитной плазмы (ХЭП) на выживаемость некоторых видов микоплазм, растущих на агаре, а также микоплазм, наиболее часто контаминирующих перевиваемые линии клеток человека нормального и злокачественного происхождения с целью деконтаминации. Материалы и методы. Mycoplasma hominis, Mycoplasma arginini и Aholeplasma laidlawii, выращенные на агаре, и микоплазмы, контаминировавшие перевиваемые линии клеток человека нормального (МТ4) и злокачественного (HeLa) происхождения. Источник плазмы — аппарат «Плазмотом», генерирующий ХЭП при нормальном атмосферном давлении и температуре окружающей среды. Облучение плазмой проводили с соблюдением одинаковых режимов для всех вариантов биологического субстрата. Продолжительность воздействия выбирали произвольно от 15 до 300 сек. Результаты. Показано выраженное бактерицидное действие высоких доз ХЭП на все испытанные варианты микоплазм, облученные сразу после посева на агар. Однако после пассажа зарегистрировано остаточное число выживших колоний. Пассаж колоний, облученных в выросшем состоянии даже высокими дозами ХЭП, также показал выживание остаточного числа бактерий у всех испытанных видов микоплазм. Облучение M.hominis сразу после посева малыми дозами ХЭП приводило к формированию необычных «мини-колоний», идентичных выделенным от людей, инфицированных этой же микоплазмой. При микробиологическом высеве в агар культуральной жидкости от двух спонтанно контами-нированных штаммов перевиваемых клеток человека и облученных ХЭП роста микоплазм не обнаружено. Заключение. ХЭП обладает выраженными бактерицидными свойствами на разные виды микоплазм как растущие на агаре, так и контаминирующие эукариотические клетки. Однако даже при высоких дозах облучения ХЭП незначительная часть бактериальных клеток, растущих на агаре, все же выживает. Это может указывать на высокую степень гетерогенности и адаптации микоплазм, подвергавшихся даже такому жесткому воздействию, как холодная плазма с плазмахимическим механизмом разрушения биологического субстрата.

Журн. микробиол., 2013, № 2, С. 28—37

Ключевые слова: «холодная» электролитная плазма (ХЭП), микоплазмы, бактерицидный эффект, эукариотические клетки, деконтаминация

A.Ya.Mukhachev1, I.V.Rakovskaya1, G.G.Miller1, S.A.Ermolaeva1, G.A.Levina1, S.V.Belov2, S.M.Nefedov2, Yu.K.Danileiko2

EFFECT OF LOW TEMPERATURE PLASMA ON VARIOUS MYCOPLASMA SPECIES

1Gamaleya Research Institute of Epidemiology and Microbiology; 2New Energy Technologies Ltd. of Prokhorov Research Institute of General Physics, Moscow, Russia

Aim. Study the influence of low temperature (cold) electrolyte plasma (CEP) on survivability of some mycoplasma strains growing in agar as well as mycoplasma that most frequently contaminate transplantable human cell lines of normal and malignant origin with the aim of decontamination. Materials and methods. Mycoplasma hominis, Mycoplasma arginini and Aholeplasma laidlawii grown in agar and mycoplasma that contaminated transplantable human cell lines of normal (MT4) and malignant (HeLa) origin. Plasma source — Plasmatom device that generates CEP at normal atmosphere pressure and environment temperature. Exposure to plasma was carried out with adherence to the same modes for all the variants of biological substrate. The duration of exposure was selected randomly from 15 to 300 seconds. Results. A pronounced bactericidal effect of high doses of CEP on all the tested mycoplasma variants exposed immediately after seeding into agar was shown. However after a passage a residual number of survived colonies was registered. Passage of colonies exposed in grown state even to high doses of CEP also showed survival of a residual number of bacteria in all the tested mycoplasma species. Exposure of M. hominis immediately after seeding to low doses of CEP resulted in formation of unusual mini-colonies identical to those isolated from humans infected by the same mycoplasma. During microbiological seeding into agar of cultural fluid from 2 spontaneously contaminated strains of transplantable human cells and exposed to CEP growth ofmycoplasma was not detected. Conclusion. CEP has pronounced bactericidal properties on various mycoplasma strains growing in both agar and contaminating eukaryotic cells. However even at high doses of exposure to CEP an insignificant part of bacterial cells growing in agar still survives. This may indicate a high degree of heterogeneity and adaptation of mycoplasma subjected to even such hard exposure as cold plasma with plasma-chemical mechanism of destruction of biological substrate.

Zh. Mikrobiol. (Moscow), 2013, No. 2, P. 28—37

Key words: cold electrolyte plasma (CEP), mycoplasma, bactericidal effect, eu-karyotic cells, decontamination

ВВЕДЕНИЕ

В последнее время все большее внимание уделяется внедрению физических методов воздействия как на биологические ткани в клинической медицине, что позволяет проводить малоинвазивные хирургические вме-

шательства и эффективные лечебные процедуры (например, NO-терапия), так и на патогенные микроорганизмы для достижения бактерицидного или бактериостатического эффекта [9]. Разрабатываются плазменные технологии для санации операционных залов и больничных помещений в целях предотвращения нозокомиальных инфекций без применения агрессивных дезинфектантов [8]. С 1995 г. начали использоваться различные по конструкции новые физические приборы, генерирующие высокочастотную «холодную» плазму при нормальном атмосферном давлении и температуре окружающей среды, использующие принцип коблации (холодного разрушения). Коблация основана на способности электрического тока образовывать плазму в растворе электролита, инертного газа или в воздухе при наличии достаточной напряженности магнитного поля. У ряда этих приборов при увеличении тока в активной зоне на конце металлического или графитового электрода различной конфигурации (иглы, карандаша или петли) происходит формирование плазменного слоя, обволакивающего электрод и повторяющего его форму. Толщина устойчивого слоя плазмы не превышает 1,5 мм. Энергии ионов плазмы (8 еУ) достаточно для разрушения связей в органических молекулах. Разные плазмы продуцируют спектр реактивных окислительных субстанций (ROS), активные радикалы ОН, Н, О, НО2, компоненты нейтральной, положительной и отрицательной полярности и молекулярные компоненты, способные вступать в прямое взаимодействие с биологическими структурами на молекулярном уровне [10]. В результате свойства и состав генерируемой «холодной» плазмы напрямую зависят от конфигурации прибора. Все более расширяющееся применение этих приборов сформировало новое направление, получившее название «плазменная медицина». Для ингибирования патогенных микроорганизмов такие методы могут быть альтернативой антибиотико- или химиотерапии, которые не всегда оказываются эффективными из-за вырабатываемой микробными клетками устойчивости, иногда множественной. Более того, существуют условно патогенные микроорганизмы, обладающие выраженным полиморфизмом и лишенные клеточной стенки. Это обеспечивает им высокую пластичность, способность проходить через фильтр с порами диаметром 0,22^ и низкую чувствительность к природным или химическим ингибиторам. К ним, в первую очередь, относятся микоплазмы — представители семейства Mycoplasmataceae — убиквитарно распространенные прокариоты, паразитирующие на поверхностной мембране эукариотических клеток и имеющие с ней сходство по структуре и химическому составу. Микоплазмы — этиологические агенты патологических состояний человека и животных (от острой инфекции до бессимптомного носительства), а также облигат-ные контаминанты всех без исключения биологических субстратов и биотехнологических продуктов, изготовленных на основе тканей и клеток млекопитающих, в том числе вакцин. Все сказанное представляет большую проблему для практической медицины и биологии в целом. До настоящего времени не выявлено способов полной деконтаминации биологического субстрата от микоплазм. Но способность микоплазм культивироваться

на искусственных питательных средах предоставляет возможность адекватно использовать их в хорошо контролируемых экспериментальных исследованиях in vitro. В работе использовали низкотемпературную электролитную плазму, стекающую на конце металлического электрода при импульсном тлеющем разряде в 520В, для получения бактерицидного или бактериостатического эффекта и деконтаминации эукариотических клеток.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

В качестве источника плазмы использовали аппарат «Плазмотом» (ООО «Новые энергетические технологии» Института общей физики им. М.И.Прохорова) [1]. Прибор генерирует высокочастотную (2,64 ГГц) низкотемпературную («холодную») плазму при нормальном атмосферном давлении и температуре окружающей среды в электролите (фосфатном буфере) с максимальной температурой разогрева всего объема образца в рабочем режиме, не превышающей 42°C. Электрод из нержавеющей стали в виде иглы соединен с генератором гибким проводом и свободно перемещается вручную (плавающий электрод) по поверхности электролита, равномерно перемешивая весь объем образца, что позволяет обрабатывать значительные по площади зоны. Спектрограммы ХЭП были получены с Миниспектрометра FSD-8 (Россия) на высокочастотном генераторе с волоконным выходом в 12 МГ и выходной мощностью 300 Вт. Спектры указывают на распределение реактивных химических компонентов, способных вызывать те или иные эффекты в биологическом субстрате. Для использованного электрода показано наличие активных радикалов ОН, атомов и молекул Н и Na, источником которых является электролит. Наличие этих пиков в спектрограмме указывает на молекулярный распад воды на составляющие, чем обусловлена высокая химическая активность данного вида плазмы. Кроме того, регистрируются компоненты NO и радикалы НО2, а также молекулярные компоненты H2, Hsec, O2, N, озона O3 и незначительное количество фотонов ультрафиолета. Все компоненты являются короткоживущими и быстро преобразуются в соединения, осуществляющие, в первую очередь, сильные окислительные процессы, в частности, образование перекиси водорода (Н2О2). Таким образом, основным механизмом действия этого вида «холодной» плазмы следует считать плазмохимическое разрушение. Временные промежутки облучения (от 15 до 300 сек) соответствовали диапазону доз плазмы в пределах от 1,5 до 30 Дж/мл.

Использовали 2 штамма микоплазм: Mycoplasma hominis H-34 (из музея д-ра R. Lemke, Listar Inst., London) и Mycoplasma arginini 10129 (Nat. Collection of type cultures, London), а также штамм Aholeplasma laidlawii (из музея д-ра A. Köller, Yena, Germany). Микоплазмы выращивали в бульоне BBL, Mycoplasma Broth Base (BD, USA) с 20% нативной сыворотки крови лошади (Биолот, Россия), 1% L-аргинина и 2,5% свежего дрожжевого экстракта. Ахолеплазму выращивали на том же бульоне, но с 5% нативной сыворотки крови лошади и 1% глюкозы вместо аргинина. Через 48 час

культивирования при 37°C титр КОЕ у всех штаммов составлял 107/мл. Для облучения ХЭП выросшие бульонные культуры (0,1 мл) наносили на чашки Петри с агаром диаметром 3 см и равномерно обкатывали.

Использовали одну суспензионную клеточную линию нормального происхождения, иммортализованную вирусом Т-клеточного лейкоза HTLV-1 — Т-лимфобластоидные клетки человека, штамм МТ4. Клетки культивировали при 37°C в атмосфере 5% СО2 в среде RPMI1640 с Hepes буфером и L-глутамином (ПанЭко), 10% сыворотки крови плода коров (Германия) и 40 ЕД гентамицина. Другую — монослойную клеточную линию злокачественного происхождения — клетки рака шейки матки человека, штамм HeLa — культивировали при 37°C в среде DMEM с L-глутамином (ПанЭко), 10% сыворотки крови плода коров и 40 ЕД гентамицина. Обе клеточные линии десятки лет широко используются во всех медико-биологических лабораториях мира в экспериментальных и производственных целях, для чего перманентно серийно культивируются in vitro. В результате обе линии спонтанно обильно контаминируются мико-плазмами, чаще всего типируемыми как M. orale , M. buccale, M. arginini, M. fermentans и A. laidlawii, реже как M. hominis. Культуры периодически подвергаются «лечению» специфическими антибиотиками (канамицином, тилозином) или химиопреп аратами (энрофлоксацином), что ухудшает физиологические параметры клеток, но не освобождает полностью от контаминантов [11].

Облучение плазмой проводили с соблюдением одинаковых режимов для всех вариантов биологического субстрата. Чашки Петри с микоплаз-мами и планшеты с клетками размещали на металлической пластине — заземления (второй электрод). Поджиг ХЭП («стекающий разряд») осуществляется на границе воздушно-электролитной среды в режиме генерации плазмы подачей переменного тока напряжением 520В циклами по 15 сек. Продолжительность воздействия выбирали произвольно, ступенчато от 15 до 300 сек, что фиксируется на дисплее генератора в автоматическом режиме. По окончании облучения электролит из чашек с микоплазмами удаляли и бактерии культивировали при 37°C 72 час. Но до проведения экспериментов были поставлены два контроля на побочное влияние свойств ХЭП, а именно, критическое снижение рН электролита при сте-кании разряда и повышенная температура в зоне действия плазмы. Для этого одни чашки с микоплазмами заливали электролитом с низким значением рН 4,0, выдерживали при 37°C время, равное максимальной продолжительности облучения ХЭП, затем культивировали в обычных условиях и определяли жизнеспособность бактерий. Другие чашки культивировали при повышенной (42°C) 48 — 72 час также с последующим определением жизнеспособности колоний. Было показано, что перечисленные условия не оказывают никакого влияния на микоплазмы, что соответствует данным литературы [3]. Для эукариотических клеток отсутствие влияния этих свойств ХЭП наблюдали только в границах выбранных доз облучения. Для проведения экспериментов засеянные микоплазмами чашки делили на две партии, и одну облучали ХЭП сразу после посева

бактерий, а вторую с выросшими колониями — после 72 час культивирования. Непосредственно перед облучением ХЭП опытные и контрольные чашки заполняли слоем электролита (фосфатным буфером рН 7, 2 — 7,4) объемом 3 мл. Выбирали 5 точек облучения суммарной продолжительностью 60, 120, 180, 240 и 300 сек, циклами по 15 секунд с перерывом 1 — 1,5 мин для охлаждения до комнатной температуры. Выживаемость микоплазм и ахолеплазм, обработанных ХЭП сразу после посева, определяли после 72 час культивирования путем вычисления среднего значения выросших колоний в одном поле зрения (от 6 повторностей) для контрольных и опытных образцов. Для дальнейшего определения жизнеспособности этих колоний производили пассаж на свежие чашки, и после 72 час культивирования снова просчитывали среднее значение для одного поля зрения. Степень жизнеспособности микоплазм и ахолеплазм, облученных ХЭП в выросшем состоянии, определяли также путем их последующего пассажа в тот же день на свежие чашки методом агарового блока. Через 72 часа в контрольных и опытных образцах подсчитывали среднее значение для одного поля зрения. Все подсчеты проводили in situ в микроскопе Zeiss, Yena при увеличении 125х.

Культуру клеток МТ4 в суспензии отмывали от среды с сывороткой легким центрифугированием, осадок ресуспендировали в бессывороточной среде RPMI-1640 c L-глутамином и распределяли в 24-луночные планшеты Nunc по 50 000 кл/мл. Монослой клеток HeLa, выращенных в таких же планшетах, также освобождали от полной ростовой среды, и лунки заполняли бессывороточной средой DMEM. Обе культуры облучали ХЭП 15, 30, 60 и 120 сек. После облучения клетки заливали полной ростовой средой и культивировали 24 час, после чего проводили микробиологический высев культуральной жидкости от облученных и контрольных культур в столбик полужидкого агара в пробирках пастеровской пипеткой путем укола в объеме 0,7 — 0,8 мл. После 7 суток культивирования при 37°C определяли визуально наличие или отсутствие роста колоний микоплазм в толще агара.

Обрабатывали данные опытов от четырех повторностей. Графики строили в логарифмической шкале [2].

РЕЗУЛ ЬТАТЫ

Облучение ХЭП микоплазм разных видов выявило общую закономерность, а именно, угнетение их роста. Как видно на рис., жизнеспособность всех видов микоплазм убывает прогрессивно, в ряде случаев до нулевых значений по мере увеличения дозы плазмы, воздействовавшей как при посеве бактерий, так и на выросшие колонии. Однако выявлены и различия, касающиеся степени чувствительности (устойчивости) разных видов микоплазм к облучению. Наиболее устойчивой к действию ХЭП оказалась A.laidlawii. Но и незначительная часть колоний M. hominis и M. arginini обычной морфологии также выживала после пересева даже при облучении максимальными дозами. При облучении M.hominis сразу после посева малыми дозами ХЭП (60 — 120 сек.) наряду с классическими коло-

3. ЖМЭИ 2 № 5183

33

4......................................i-«-•

О 100 200 302

Spehft ОЙйул**», CttfL

Зависимость доли выживших бактерий, облученных сразу после посева (вверху) и в выросшем состоянии (внизу), от дозы

хэп.

.......................V...............-fr

о tm гя* а»« ст.

ш

№г*¥* - м. Шфрь* ■■■*■■ К lartfiiwti

ниями формировались нетипичные «мини-колонии», состоящие, в свою очередь, из «мини-клеток» величиной 25 — 50 нм, что ранее показано нами [5]. Важно отметить, что «мини-колонии» были жизнеспособны при пассажах. «Мини-колонии» впервые были обнаружены нами при выделении микоплазмы из сыворотки крови от больных с урогенитальной патологией, обусловленной M. hominis. Для доказательства идентичности «мини-колоний», вырастающих под действием малых доз ХЭП с выделенными от больных людей, было проведено видовое типирование методами прямой иммунофлуоресценции и эпииммунофлуоресценции. Смывы «мини-колоний» с агара исследовали методом ПЦР и ПЦР в реальном времени, а также проводили сиквенс фрагмента 16S РНК гена. Была также показана длительная персистенция «мини-клеток» в органах животных и их способность вызывать инфекцию [6]. Совокупность полученных данных свидетельствует о том, что «мини-колонии» M.hominis, вырастающие на агаре после облучения малыми дозами ХЭП, не артефакт, а одна из форм существования микоплазмы именно этого вида, возникающая в условиях in vitro в ответ на неблагоприятное воздействие внешней среды. В то же время, было отмечено для всех видов микоплазм, что после облучения ХЭП выросших колоний их морфология не отличается от контрольных, а жизнеспособность их выше, чем облученных в момент посева, что указывает на большую устойчивость зрелых форм к неблагоприятным факторам внешней среды.

При взаимодействии ХЭП с перевиваемыми клетками человека, кон-

таминированными микоплазмами, получены неоднозначные результаты. С одной стороны, убедительно показана возможность деконтаминации культур после однократного короткого облучения ХЭП в течение 120 сек, которая в опытах in vitro еще не приводит к 100% ингибированию роста микоплазм на агаре. С другой стороны, в реальности эффективность может быть более низкой, поскольку контаминантами могут быть микоплазмы и других видов, для которых требуется селективная среда для их выделения. И в свете имеющихся фактов высокой степени адаптации микоплазм нельзя исключить также возможность формирования других медленно растущих морфотипов. Неодинакова и чувствительность выбранных клеточных культур к облучению ХЭП. Худшую сохранность при последующем культивировании показали клетки нормального происхождения МТ4 в суспензии, а монослойные культуры злокачественного происхождения HeLa переносили облучение 120 сек в течение 48 — 72 час удовлетворительно.

ОБСУЖДЕНИ Е

Проведенные исследования показали, что низкотемпературная электролитная плазма может быть альтернативой антибиотико- и химиотерапии микоплазм для достижения быстрого и удовлетворительного бактерицидного эффекта уже после однократного облучения. Однако незначительному количеству бактерий их структурная организация, чрезвычайный полиморфизм и адаптационные способности, по-видимому, оставляют шанс на выживание. На это также указывает неожиданное обнаружение роста in vitro «мини-колоний» M. hominis под действием ХЭП. Тем не менее, этот феномен укладывается в гипотезу существования и функционирования в живой природе «наннобактерий» [3]. Было показано, что приставка «на-но» может относиться не только к широкому спектру бактерий, но и к вирусам, хотя их размеры сами по себе определяются в наноизмерениях, и к другим надмолекулярным биоструктурам, таким как вироиды и прио-ны, и даже к производным эукариотических клеток. Интересно, что появление морфологически и биологически одинаковых «мини-колоний» M.hominis происходит как под воздействием факторов гуморального иммунитета в организме, так и при жестких физических воздействиях плазмой in vitro, то есть может контролироваться разными молекулярными механизмами. Предстоит прояснить биологический смысл и потенциал этих мини-форм, а также понять, почему такое же воздействие малых доз ХЭП не вызывает формирование аналогичных «мини-колоний» или иных мор-фотипов у микоплазм других видов, кроме M. hominis. Одинаковые или разные молекулярные механизмы задействованы в реализации бактерицидного действия ХЭП в различных фазах роста микоплазм? Напомним, что результаты облучения бактерий при посеве и в выросшем состоянии значительно отличаются. Тому пример, быстрая адаптация M.hominis в виде формирования «мини-колоний» молодыми клетками, облученными при посеве, и их отсутствие при облучении теми же дозами выросших колоний. Все это вопросы для дальнейших исследований. Тем не менее, наличие или отсутствие возможных механизмов действия ХЭП можно обо-

значить уже сегодня на основании полученных данных. Например, участие УФ компонента, чувствительность к которому у разных видов микоплазм различна, применительно к ХЭП можно не рассматривать, поскольку его доля в этой плазме или незначительна и поглощается электролитом, или отсутствует вовсе. Известна также термостабильность микоплазм и ахоле-плазм в диапазоне температуры ( 25 — 42°C) и устойчивость в диапазоне концентрации рН от 4,5 до 8,0 [4], что укладывается в условия, продиктованные свойствами плазмы, а значит, не будет причиной артефактов. Наиболее вероятно, что первый «удар» ХЭП приходится на белково-липидные компоненты мембраны как микоплазм in vitro, так и мембраны комплекса микоплазма-эукариотическая клетка. За разрушение этих комплексов, по всей вероятности, ответственен гидроксильный радикал ОН, который в случае ХЭП чрезвычайно активен. Из липидов существенным компонентом мембраны микоплазм и ахолеплазм является холестерин (до 40%), который регулирует текучесть и проницаемость мембран, а также нормальное функционирование транспортных систем. Известно, что количественные и качественные изменения его состава влияют на жизнеспособность и бактерий, и эукариотических клеток. Необходимо принимать в расчет также бактериальный цитоскелет, структуру, состоящую из набора протеинов и ассоциированную с клеточной морфологией, подвижностью, делением, колонизацией (адгезией) и вирулентностью [7]. Понятно, что нарушение функционирования этой системы также может способствовать гибели микоплазм как в колониях, так и связанных с эукариотической клеткой. В последнем случае разрушение адгезионных контактов между обеими мембранами приводит к освобождению клеток от контаминанта. Одним из механизмов действия плазмы мог бы быть эффект электропора-ции биологической мембраны, но он не определяется свойствами ХЭП, поскольку используемое электрическое напряжение в 520 В в два раза ниже необходимого для реализации этого феномена. В то же время, образование Н2О2, свободного кислорода и озона О3 в комплексе приводят к перекисному окислению липидов с разрушением молекулярных связей в биологических мембранах. Можно предположить, что для микоплазм указанные механизмы действия ХЭП являются ведущими. Формат статьи не позволяет рассмотреть участие остальных компонентов ХЭП (возбужденных молекул, положительно и отрицательно заряженных ионов), а также токсичности плазмы, что в сумме с указанным выше определяет развитие деструктивных процессов, в том числе летальное повреждение ДНК бактерий [8]. А именно на синергичное действие всех компонентов у разных видов плазмы для реализации биологических эффектов указывают данные литературы [9]. Однако то, что облучение даже высокими дозами ХЭП не гарантирует достижения абсолютного бактерицидного эффекта для мико-плазм, представляется самым удручающим обстоятельством, но одновременно проливает свет на понимание некоторых уникальных особенностей объектов живой природы.

ЛИТЕРАТУРА

1. Белов С.М., Данилейко Ю.К., Нефедов С.М. и др. Высокочастотные электрохирургические аппараты с режимом генерации низкотемпературной плазмы. Мед. техника. 2010, 1: 1-6.

2. Бейли Н., Статистические методы в биологии. М., Мир, 1964.

3. Вайнштейн М.Б., Кудряшова Е.Б. Наннобактерии. Микробиология. 2000, 8: 163-171.

4. Коваленко Я.Р. (ред.). Микоплазмозы животных. М., Колос, 1976.

5. Раковская И.В., Бархатова О.И., Гамова Н.А. и др. «Мини-клетки» и «мини-колонии» микоплазм, выделенные из крови людей, инфицированных M. hominis. Журн. лаб. клин. диагн. 2010, 9: 31-32.

6. Раковская И.В., Бархатова О.И., Гамова Н.А. и др. Нетипичные формы микоплазм, персистирующие в организме зараженных ими людей. Журн. лаб. клин. диагн. 2011, 12: 35-38.

7. Balish M., Krause D. Cytadherence and сytoskeleton. In: Molecular biology and pathogenicity of Mycoplasma. N-Y., 2002, р. 491-518.

8. Imlay I., Chin S., Linn S. et al. Toxic DNA damage by hydrogen peroxide through the Fenton reaction in vivo and vitro. Science. 1988, 240: 640-642.

9. Morfill G., Shimizu T., Steffels B., Schmidt H. Nosocomial infection — a new approach towards preventive medicine using plasma. New J. Phys. 2009, 11: 11519.

10. Sato T., Ochiai Sh., Urayama T. et al. Generation and transport mechanisms of chemical species by a post-discharge flow for inactivation of bacteria. New J. Phys. 2009,11:115018.

11. Sladek R., Filoche S., Sissons C., Steffels E. Treatment of Streptococcus mutants biofilm with a nonthermal atmospheric plasma. Appl. Microbiol. Lett. 2007, 45 (3): 318-322.

12. Uphoff C., Meyer C., Drexler H. et al. Elimination of mycoplasma from leukemia-lymphoma cell lines using antibiotics. Leukemia. 2002, 16 (2): 284-288.

Поступила 16.10.12

Контактная информация: Миллер Галина Генриховна, д.б.н.,

123098, Москва, ул. Гамалеи, 18, р.т. (499)193-55-10

© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2013

И.В.Раковская, Л.Г.Горина, Д.Н.Балабанов, ГА.Левина, О.И.Бархатова, С.А.Гончарова, Н.А.Гамова

ГЕНЕРАЛИЗОВАННАЯ МИКОПЛАЗМЕННАЯ ИНФЕКЦИЯ У БОЛЬНЫХ И НОСИТЕЛЕЙ

НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф.Гамалеи, Москва

Цель. Изучение возможности генерализации микоплазменной инфекции пациентов с урогенитальной патологией. Материалы и методы. Среди наблюдаемых пациентов выбрали пятерых мужчин, характеризующихся рискованным сексуальным поведением, с выраженными симптомами инфекции или без таковых. Пациенты были обследованы комплексом методов на наличие микоплазменной инфекции: культу-ральным, ПЦР, ПИФ, РПГА, РАГА и путем выявления специфических иммунных комплексов в сыворотке крови. Материалом для исследования служили соскобы из урогенитального тракта, пробы сыворотки

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.