Научная статья на тему 'Экспрессия генов лекарственной устойчивости кишечной палочки под воздействием электромагнитного излучения'

Экспрессия генов лекарственной устойчивости кишечной палочки под воздействием электромагнитного излучения Текст научной статьи по специальности «Биотехнологии в медицине»

CC BY
141
40
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ / ЭКСПРЕССИЯ ГЕНОВ / STAPHYLOCOCCUS АREUS / STAPHYLOCOCCUS АUREUS / ESCHERICHIA COLI / PSEUDOMONAS AERUGINOSA / E-FIELD RADIATION / GENE EXPRESSION

Аннотация научной статьи по биотехнологиям в медицине, автор научной работы — Пронина Елена Александровна, Шуб Г. М., Швиденко И. Г.

В статье изложены результаты исследований о влиянии электромагнитного излучения (ЭМИ) на частоте молекулярного спектра поглощения и излучения (МСПИ) оксида азота (150 ГГц) и атмосферного кислорода (129 ГГц) на чувствительность кишечной палочки к ряду антибиотиков. Проведенные эксперименты свидетельствуют, что облучение на выбранных частотах влияет на экспрессию генов лекарственной устойчивости.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по биотехнологиям в медицине , автор научной работы — Пронина Елена Александровна, Шуб Г. М., Швиденко И. Г.

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

GENE EXPRESSION FOR DRUG RESISTANCE OF COLIBACILLUS UNDER THE IMPACT OF E-FIELD RADIATION

The paper presents results of studying the effect of e-field radiation at absorption and radiation molecular spectrum of nitrogen oxide (150 GHz) and atmispheric oxygen (129 GHz) on the sensitivity of colibacillus to a number a antibiotics. The experiments performed indicate that irradiation at the given frequencies affects the gene expression of drug resistance.

Текст научной работы на тему «Экспрессия генов лекарственной устойчивости кишечной палочки под воздействием электромагнитного излучения»

[¡К^ззшщЖ

ВОЛГОГРАДСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО МЕДИЦИНСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

ежеквартальный научно-практическии журнал

Главный редактор

B. И. Петров, академик РАМН Зам. главного редактора

М. Е. Стаценко, профессор

РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ

А. Р Бабаева, профессор А. Г. Бебуришвили, профессор

A. А. Воробьев, профессор

C. В. Дмитриенко, профессор

B. В. Жура, доцент

М. Ю. Капитонова, профессор (научный редактор)

C. В. Клаучек, профессор

Н. И. Латышевская, профессор В. Б. Мандриков, профессор И. А. Петрова, профессор

B. И. Сабанов, профессор Л. В. Ткаченко, профессор

C. В. Туркина (ответственный секретарь)

РЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТ

А. Б. Зборовский, академик РАМН (Волгоград)

Н. Н. Седова, профессор (Волгоград)

A. А. Спасов, чл.-кор. РАМН (Волгоград)

B. П. Туманов, профессор (Москва)

Г. П. Котельников, академик РАМН (Самара)

П. В. Глыбочко, чл.-кор. РАМН (Москва)

В. А. Батурин, профессор (Ставрополь)

1 (33)

ЯНВАРЬ-МАРТ 2010

9771994948340

HcseiropGs [|®сга[ПЩ1

УДК 576.8:575.113:615.015.4]:615.849.11:616-093/-098(045)

ЭКСПРЕССИЯ ГЕНОВ ЛЕКАРСТВЕННОЙ УСТОЙЧИВОСТИ КИШЕЧНОЙ ПАЛОЧКИ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Е. А. Пронина, Г. М. Шуб, И. Г. Швиденко

Саратовский государственный медицинский университет

В статье изложены результаты исследований о влиянии электромагнитного излучения (ЭМИ) на частоте молекулярного спектра поглощения и излучения (МСПИ) оксида азота (150 ГГц) и атмосферного кислорода (129 ГГц) на чувствительность кишечной палочки к ряду антибиотиков. Проведенные эксперименты свидетельствуют, что облучение на выбранных частотах влияет на экспрессию генов лекарственной устойчивости.

Ключевые слова: электромагнитное излучение, экспрессия генов, Escherichia coli, Staphylococcus sureus, Pseudomonas aeruginosa.

GENE EXPRESSION FOR DRUG RESISTANCE OF COLIBACILLUS UNDER

THE IMPACT OF E-FIELD RADIATION

E. A. Pronina, G. M. Shub, I. G. Shvidenko

The paper presents results of studying the effect of e-field radiation at absorption and radiation molecular spectrum of nitrogen oxide (150 GHz) and atmispheric oxygen (129 GHz) on the sensitivity of colibacillus to a number a antibiotics. The experiments performed indicate that irradiation at the given frequencies affects the gene expression of drug resistance.

Key words: e-field radiation, gene expression, Escherichia coli, Staphylococcus аureus, Pseudomonas aeruginosa.

Интерес к воздействию электромагнитного излучения (ЭМИ) миллимитрового диапазона на биологические объекты привел к серии исследований во многих научных центрах мира [2, 4, 12, 13].

Экспериментальный материал свидетельствует о способности ЭМИ мм-диапазона воздействовать на все известные типы клеток в модельных системах любого уровня организации биологического объекта [4, 5].

Кислород и его так называемые реактивные формы (РФК) рассматриваются как одна их систем внутриклеточных и межклеточных мессенджеров.

Другой важнейшей биологически активной молекулой является оксид азота (N0), который наряду с РФК активирует клеточные функции и межклеточные взаимодействия.

Сведения литературы указывают на то, что в зависимости от уровня концентрации в биообъектах оксида азота проявляется «двойственность» эффектов воздействия. С одной стороны, он играет роль одного из универсальных регуляторов метаболизма и стартовой молекулы, включающей различные биохимические реакции. С другой стороны, при более высоком уровне концентрации, оксид азота проявляет цитотоксическое действие [6, 9, 10, 11].

На молекулярном уровне при электромагнитном воздействии КВЧ диапазона в реакциях организма участвуют биохимические механизмы, за счет которых в клетках, подвергнутых облучению, происходит активация различных систем.

Известно, что вращательные молекулярные спектры резонансного поглощения и излучения молекул важнейших клеточных метаболитов (N0, СО, 02, СО2) находятся именно в КВЧ диапазоне [1].

Поскольку фундаментальной основой функционирования сложных биологических систем являются молекулы-метаболиты, детерминированное управление их реакционной способности излучением, совпадающим со спектрами их излучения и поглощения, может направленно регулировать процесс метаболизма в биосреде.

Создание генераторов, работающих на частоте спектров поглощения и излучения биологически активных молекул N0, СО, 02, СО2, открывает новые направления в практическом использовании электромагнитных волн [7, 8].

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Экспериментальное изучение влияния ЭМИ на частотах молекулярного спектра поглощения и излучения биологически-активных молекул — молекулярного кислорода (129 ГГц) и оксида азота (150 ГГц) на лекарственную устойчивость бактерий.

Исследования по влиянию электромагнитного излучения указанных выше частот на генетические структуры бактерий проводятся впервые.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

В работе использовали генератор О

Для решения поставленной задачи использовался панорамно-спектрометрический измерительный комплекс, в котором возбуждались электромагнитные КВЧ колебания, имитирующие структуру молекулярного спектра поглощения и излучения атмосферного кислорода и оксид азота [7, 8].

Точное значение заданной частоты определяли в соответствии с международной базой данных молекулярных спектров высокого разрешения HITRAN (созданной с участием космического агентства и с учетом поправок на атмосферное давление и температуру окружающей среды) [3].

Объектом исследования были эталонные штаммы:

1. E. colij53 (Rp-1). Плазмида Rp-1 несет гены устойчивости к канамицину (К) с молекулярной массой 40 Md минимальной задерживающей концентрации (МЗК) канамицина 250 мкг/мл.

2. E. coli j53 (R 100-1). Плазмида R 100-1 несет гены устойчивости к левомицитину и стрептомицину (Ch и St) с молекулярной массой 70 Md МЗК левоми-цетина 125 мкг/мл, стрептомицина 250 мкг/мл.

Была проведена серия исследований влияния ЭМИ МСПИ на частотах атмосферного кислорода и оксид азота на чувствительность кишечной палочки к антибиотикам: левомицетину, стрептомицину и канамицину. Последнюю оценивали по величине МЗК.

Минимальную задерживающую концентрацию антибиотиков (левомицетина, стрептомицина и канамицина) определяли в жидкой питательной среде Мюллера-Хинтона (БиоМерье, Франция), используя метод серийных разведений. Метод основан на последовательных двукратных разведениях антибиотика, от максимальной к минимальной концентрации. Последняя пробирка, в которой отмечалось отсутствие роста, давала величину МЗК антибиотика.

Антибиотикочувствительные мутанты выявлялись методом реплик, после воздействия на культуры кишечной палочки ЭМИ на частоте МСПИ атмосферного кислорода и оксида азота. Культуры в концентрации 2*105 микроб.кл/мл засевали в пробирки с бульоном и подвергали облучению. Контролем служили необлученные культуры. Посевы инкубировали 24 часа при 37 °С. На следующие сутки из пробирок с заметным ростом делали высевы на плотную питательную среду, при этом исходные культуры разводили физиологическим раствором таким образом, чтобы при высеве 0,1 мл разведенной культуры на чашках вырастало 100 изолированных колоний. Чашки с посевами инкубировали 18 часов при 37 °С, а

затем переносили 100 колоний на агаровые пластины, содержащие антибиотики: канамицин, стрептомицин и левомицетин.

Частоту элиминации выражали разницей между числом колоний, растущих на простой питательной среде и на среде с антибиотиками у культур, подвергнутых и неподвергнутых облучению ЭМИ. Процент элиминации высчитывали по формуле:

^ а - b а1 - b^

ч у

100

где a — число облученных колоний, выросших на среде без антибиотика; b — число облученной колонии той же культуры, выросшее на среде с антибиотиками; a1 — число колоний той же культуры в контроле, выросшее на среде без антибиотика; b1 — число колоний той же культуры в контроле, выросшее на средах с антибиотиками.

В экспериментах использовали антибактериальные препараты отечественного производства: стрептомицин, канамицин, левомицетин (хлорамфеникол) (Россия).

Статистическую обработку результатов провод или с использованием стандартной программы обработки данных MS Excel.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Проведенные исследования позволяют говорить о том, что детерминанты резистентности E. coli утрачивались в процессе культивирования. Так, например, спонтанное появление канамицинчувствительных вариантов наблюдалось у 9 % клеток штамма E. coli j53 (Rp-1), стрептомицинчувствительных вариантов 4 % и 7 % левомицетинчувствительных вариантов у шмам-ма E. coli j 53 (R 100-1).

После воздействия ЭМИ на указанных частотах интенсивность появления чувствительных мутантов значительно увеличилась (рис.).

После воздействия электромагнитного излучения на частоте МСПИ атмосферного кислорода появление канамицинчувствительных вариантов наблюдалось у 18 % клеток штамма E. coli j 53 (Rp-1), 5 % — стрептомицинчувствительных вариантов, и 15 % ле-вомицетин-чувствительных вариантов у шмамма E. coli j 53 (R 100-1).

Подобная тенденция наблюдалась и при воздействии ЭМИ на частоте МСПИ оксида азота: 21 % канамицинчувствительных вариантов, 9 % стрептомицинчувствительных и 18 % левомицетинчувствительных мутантов.

a

Выпуск 1 (33). 2010

95 ^^^^

25-

20-

15

10

5-

□ Культуры без облучений

□ Культуры после обучения на частоте О2

□ Культуры после облучения на частоте NO

E.coli j53 (R 100-1) кол-во колоний (%), утративших устойчивость к левомицитину

E.coli j53 (R 100-1) кол-во колоний(%), утративших устойчивость к стептомицину

E.coli j 53(Rp-1) кол-во колоний(%), утративших устойчивость к канамицину

Рис. Частота элиминации лекарственной устойчивости у кишечной палочки после воздействия ЭМИ на частоте МСПИ атмосферного кислорода и оксида азота

0

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенные результаты свидетельствуют, что облучение на частотах МСПИ N0 (150 ГГц) и атмосферного кислорода (129 ГГц) при плотности мощности не более 0,3 мВт/см угнетало экспрессию генов лекарственной устойчивости плазмиды Rp-1 (устойчивость к канамицину) и плазмиды Rp-100-1 (устойчивость к левомицетину и стрептомицину).

Таким образом, исследованные частотные диапазоны в режиме плотности мощности не более 0,3 мВт/см2 при длительности воздействия 30 минут оказывают влияние на генетические структуры бактериальной клетки.

ЛИТЕРАТУРА

1. Башаринов А. Е., Тучков Л. Г., Поляков В. М. и др. Измерение радиотепловых и плазменных излучений в СВЧ-диапазоне. — М.: Советское радио, 1968.

2. Бецкий О. В., Девятков Н. Д., Лебедева Н. Н. // Биомедицинская радиоэлектроника. — 2000. — №7. — С. 3—9; № 10. — С. 8—21; № 12. — С. 11—30.

3. Бецкий О. В., Креницкий А. П., Майбородин А. В. и др. // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. — 2007. — № 8, 9. — С. 27—43.

4. Бецкий О. В., Лебедева Н. Н. // Миллиметровые волны в биологии и медицине. — 2001. — № 3. — С. 5—18.

5. Девятков Н. Д., Голант М. Б., Бецкий О. В. Миллиметровые волны и их роль в процессах жизнедеятельности. — М.: Радио и связь, 1991.

6. Ванин А. Ф. // Успехи физических наук. — 2000. — Т. 170, № 4. — С. 455—458.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

7. Креницкий А. П., Майбородин А. В., Бецкий О. В. и др. // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника.— 2003. — № 2. — С. 5—11.

8. Майбородин А. В., Креницкий А. П., Тупикин В. Д., Киричук В. Ф., Авдеенко В. С. // Биомедицинская радиоэлектроника. — 2001. — № 8. — С. 35—47.

9. Марков Х. М. // Успехи физиологических наук. — 1996. — Т. 27, № 4. — С. 30—44.

10. Северина И. С. // Биохимия. — 1998. — Т. 63, №7.— С. 939—997.

11. Снайдер С. Х., Бредт Д. С. // В мире науки. — 1992. — № 7. — С. 15—24.

12. Тамбиев А. Х. Миллиметровые волны и фото-синтезирующие организмы / Под ред. Ю. В. Гуляева, А. Х. Тамбиева. — М.: Радиотехника, 2003.

13. Grundler W., Kaiser F., Keilmann F., Walleczek J. // Naturwissenschaften. — 1992. — Vol. 79. — P. 551—559.

Контактная информация:

Пронина Елена Александровна - к. м. н., доцент кафедры микробиологии Саратовского государственного медицинского университета, e-mail: katkova@licey.net

Петров В. И., Рогова Н. В., Михайлова Д. О., Ледяев Я. М., Сердюкова Д. М., Тягинова О. М.

ЗНАЧЕНИЕ ФАРМАКОКИНЕТИЧЕСКОГО ТИПИРОВАНИЯ АКТИВНОСТИ ИЗОФЕРМЕНТА CYP2C9 ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ ФАРМАКОТЕРАПИИ САХАРНОГО ДИАБЕТА 2-ГО ТИПА У КОРЕННЫХ ЖИТЕЛЕЙ РЕСПУБЛИКИ КАЛМЫКИЯ 81

Козлова Е. С., Немчук Ф. А., Лопатин Ю. М.

АТОРВАСТАТИН И НАРУШЕНИЯ РИТМА СЕРДЦА, ВЗГЛЯД НА МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ 86

Светлова Л. В., Дергачев Е. С., Ананьева Я. А., Жукова В. Б., Шахова Н. В., Ледяев М. Я.

ОЦЕНКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ РИГИДНОСТИ МАГИСТРАЛЬНЫХ АРТЕРИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СУТОЧНОГО МОНИТОРИРОВАНИЯ АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ ДЛЯ РАННЕЙ ДИАГНОСТИКИ АРТЕРИАЛЬНОЙ ГИПЕРТЕНЗИИУ ДЕТЕЙ 91

Пронина Е. А., Шуб Г. М., Швиденко И. Г

ЭКСПРЕССИЯ ГЕНОВ ЛЕКАРСТВЕННОЙ УСТОЙЧИВОСТИ КИШЕЧНОЙ ПАЛОЧКИ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ 94

Тропина И. В., Морозов С. В., Долгих В. Т., Полуэктов В. Л., Ершов А. В.

ЭНДОГЕННАЯ ИНТОКСИКАЦИЯ У БОЛЬНЫХ С ПОСТНЕКРОТИЧЕСКИМИ КИСТАМИ

ПОДЖЕЛУДОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ 97

Фомичев Е. В., Островский О. В., Кирпичников М. В., Ярыгина Е. Н.

КЛИНИКО-ЛАБОРАТОРНАЯ ДИАГНОСТИКА ЭНДОГЕННОЙ ИНТОКСИКАЦИИ У БОЛЬНЫХ ВЯЛОТЕКУЩИМИ И ХРОНИЧЕСКИМИ ГНОЙНО-ВОСПАЛИТЕЛЬНЫМИ ЗАБОЛЕВАНИЯМИ ЧЕЛЮСТНО-ЛИЦЕВОЙ ОБЛАСТИ 99

Пономарев Э. А., Новочадов В. В., Стрепетов Н. Н.

МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ НЕЙРОПРОТЕКЦИИ ПРИ ИШЕМИИ-РЕПЕРФУЗИИ ГОЛОВНОГО МОЗГА У КРЫС 103

Михин И. В., Бебуришвили А. Г., Гушул А. В.

ДИАГНОСТИКА БОЛЕВЫХ ФОРМ СПАЕЧНОЙ БОЛЕЗНИ БРЮШНОЙ ПОЛОСТИ 106

Petrov V. I., Rogova N. V., Mikhailova D. O., Ledyaev Y. M., Serdukova D. M., Tyaginova O. M.

VALUE OF PHARMACOKINETIC TYPING

FOR CYP2C9 ACTIVITY TO ENHANCE

PHARMACOTHERAPY OF TYPE II DIABETES

IN INDIGENOUS PEOPLE OF THE REPUBLIC

OF KALMYKIA 81

Kozlova E. S., Nemchuk F. A, Lopatin Yu. M.

ATORVASTATIN AND HEART RATE DISTURBANCE,

VIEW ON THE MECHANISM OF ACTION 86

Svetlova L. V., Dergachev E. S., Ananieva Y. A, Zukova V. B., Shakhova N. V., Ledyaev M. Y.

EVALUATION OF THE INDICES OF RIGIDITY

OF GREAT ARTERIES USING THE METHOD

OF 24-H BP MONITORING

FOR EARLY DIAGNOSTICS OF HYPERTENSION

IN CHILDREN 91

Pronina E. A., Shub G. M., Shvidenko I. G.

GENE EXPRESSION FOR DRUG RESISTANCE OF COLIBACILLUS UNDER THE IMPACT

OF E-FIELD RADIATION 94

Tropina I. V., Morozov S. V., Dolgih V. T., Poluektov V. L., Ershov A. V.

ENDOGENOUS INTOXICATION IN PATIENTS WITH POSTNECROTIC

PANCREATIC CYSTS 97

Fomichev E. V., Ostrovskij O. V.,

Kirpichnikov M. V., Yarygina E. N.

CLINICAL AND LABORATORY DIAGNOSIS

OF ENDOGENOUS INTOXICATION IN PATIENTS

WITH SLUGGISH AND CHRONIC INFLAMMATORY

DISEASES OF MAXILLOFACIAL REGION 99

Ponomarev E. A., Novochadov V. V., Strepetov N. N.

MORPHOLOGICAL NEUROPROTECTION PARAMETERS

OF RAT BRAIN WITH ISCHEMIA-REPERFUSION 103

Mikhin I. V., Beburishvili A. G., Gushul A. V.

DIAGNOSTICS OF ALGESIC FORMS

OF ABDOMINAL ADHESIVE DISEASE 106

В ПОМОЩЬ ПРАКТИЧЕСКОМУ ВРАЧУ

Гольбрайх В. А., Кухтенко Ю. В., Голуб В. А., Косивцов О. А., Бубликов А. Е.

УЗЛОВОЙ ЗОБ: СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ К ДИАГНОСТИКЕ И ЛЕЧЕНИЮ

111

GUIDE FOR GENERAL PRACTITIONERS

Golbreich V. A., Kukhtenko J. V., Golub V. A, Kosivtsov O. A, Bublikov A. E.

NODULAR GOITER: CURRENT APPROACHES TO DIAGNOSTICS AND TREATMENT

111

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.