CC BY
15точной морфологии как листерий, так и эшерихий, заключающиеся в увеличении показателя шероховатости клеточной стенки и наружной мембраны.
Проведенные исследования выявили влияние бактериоцинов энтерококков на микроорганизмы с различным типом строения клеточной стенки и подтвердили важность нарушения проницаемости бактериальных барьерных структур в механизме антимикробного действия энтероцинов.
Авторы выражают благодарность директору Центра коллективного пользования приборным оборудованием «Институт микро- и нанотехнологий» Оренбургского государственного университета Пашкевичу С.Н. за возможность проведения части экспериментальных работ с использованием приборного парка ЦКПИМНТ ОГУ.
ЛИТЕРАТУРА
1. Валышев А.В. Антимикробные соединения энтерококков. Журн. микробиол. 2014, 5: 119-126.
2. Валышев А.В., Васильченко А.С. Морфологические изменения клеток листерий под действием метаболитов энтерококков кишечной микрофлоры человека. Журн. микробиол. 2014, 6: 7881.
3. Chikindas M.L., Garcia-Garcera M.J., Driessen A.J. et al. Pediocin PA-1, a bacteriocin from Pediococcus acidilactici PAC1.0, forms hydrophilic pores in the cytoplasmic membrane of target cells. Appl. Environ. Microbiol. 1993, 59 (11): 3577-3584.
4. Vasilchenko A.S., Nikiyan H.N., Deryabin D.G. Atomic force microscopy study of magainin 2 versus human platelet extract action on Escherichia coli and Bacillus cereus. J. Biol. Res.-Thessalon. 2013, 19: 3-9.
Контактная информация: Валышев А.В.,
460000, Оренбург, ул. Пионерская, 11, р.т. (3532)77-86-97
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2015
Т.Х.Тимохина1, О.В.Бухарин2, М.В.Николенко1, Я.И.Паромова1, Н.Б.Перунова2
РЕГУЛИРУЮЩЕЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ АССОЦИАТИВНОЙ МИКРОБИОТЫ НА РИТМЫ БИОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГРИБОВ И БАКТЕРИЙ
1Тюменская государственная медицинская академия; 2Институт клеточного и внутриклеточного симбиоза, Оренбург
Цель. Изучение влияния экзометаболитов ассоциативной микробиоты на суточную динамику функциональных показателей, отражающих патогенные и персистентные свойства грибов и бактерий. Материалы и методы. Для исследования пролиферативной, адгезивной, каталазной, протеазной, фосфолипазной, гемолитической, антилизоцимной, биопленкообразующей активности были взяты клинические изоляты Candida albicans, выделенные из кишечника здоровых и больных кандидозом людей, а также клинические изоляты и музейные штаммы АТСС Staphylococcus aureus 25923, Escherichia coli 35218 и Pseudomonas aeruginosa 27853. Результаты статистически обработаны. Результаты. Выявлено, что изоляты C. albicans, выделенные от здоровых людей, индифферентны к действию бактериальных метаболитов. Хроноинфраструктура биологических свойств грибов изменялась под влиянием метаболитов микробиоты. К воздействию бактериально-грибковых метаболитов госпитальные изоляты S. aureus, E. coli и P. aeruginosa проявляли относительную стабильность физиологических свойств, в отличие от музейных штаммов. Заключение. Выявленные изменения хроноинфраструктуры биологических ритмов микроорганизмов бактериально-грибковыми метаболитами ассоциантов отражают напряженность биологической системы, которая неизбежна в процессе формирования межмикробных взаимоотношений.
Журн. микробиол., 2015, № 4, С. 26—30
Ключевые слова: Candida dlbicans, Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, экзометаболиты, биологические ритмы
T.Kh.Timokhina1, O.V.Bukharin2, M.V.Nikolenko1, Ya.I.Paromova1, N.B.Perunova2
REGULATING EFFECT OF ASSOCIATIVE MICROBIOTA ON THE RHYTHMS OF BIOLOGICAL PROPERTIES OF FUNGI AND BACTERIA
1Tyumen State Medical Academy; 2Research Institute of Cellular and Intracellular Symbiosis, Orenburg, Russia
Aim. Study the effect of exometabolites of associative microbiota on circadian dynamics of functional parameters, that reflect pathogenic and persistence properties of fungi and bacteria. Materials and methods. Clinical isolates of Candida albicans, isolated from intestine of healthy individuals and patients with candidosis, as well as clinical isolates and museum ATCC strains Staphylococcus aureus 25923, Escherichia coli 35218 and Pseudomonas aeruginosa 27853 were taken for study of proliferative, adhesive, catalase, protease, phospholipase, hemolytic, anti-lyso-zyme, biofilm-forming activity. The results were treated statistically. Results. C. albicans isolates, isolated from healthy individuals were revealed to be indifferent to the effect of bacterial metabolites. Chrono-infrastructure of biological properties of fungi altered under the effect of microbiota metabolites. Hospital isolates of S. aureus, E. coli and P. aeruginosa displayed a relative stability of physiological properties against the effect of bacterial-fungal metabolites as opposed to museum strains. Conclusion. The alterations of chrono-infrastructure of biological rhythms of microorganisms by bacterial-fungal metabolites of associants reflect the intensity of the biological system, that is inevitable during the process of formation of inter-microbial interactions.
Zh. Mikrobiol. (Moscow), 2015, No. 4, P. 26-30
Key words: Candida аlbicans, Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa,
exometabolites, biological rhythms
ВВЕДЕНИЕ
В этиологической структуре гнойно-воспалительных заболеваний ведущее положение многие годы удерживают S. aureus, E. coli, P. aeruginosa за счет широкого спектра биологических свойств, определяющих, в конечном итоге, высокие адаптационные возможности патогенов. Как известно, в природе микроорганизмы существуют не обособленно, а постоянно взаимодействуют с другими организмами. Возбудители гнойно-воспалительных инфекций не являются исключением, заражая человека, они неизбежно включаются в жизнь микробных ассоциаций. В этих микробных сообществах между разными видами складываются сложные и неоднозначные взаимные влияния участников друг на друга и на макроорганизм. В некоторых случаях эти взаимоотношения осложняются еще и тем, что в составе ассоциантов-возбудителей инфекций обнаруживаются грибы Candida spp.
Перспективное направление изучения биологической организации микросимбиоце-нозов — исследование динамики протекающих в них процессов. Среди многочисленных движений, происходящих в живых системах, центральное место принадлежит биологическим ритмам [3], которые первыми реагируют на влияние любого фактора внешней среды [1, 5].
Цель настоящей работы — влияние экзометаболитов ассоциативной микробиоты на суточную динамику функциональных показателей, отражающих патогенные и перси-стентные свойства S. aureus, P. аeruginosa, E. coli, C. albicans.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Для исследования были взяты клинические изоляты, полученные из раневого отделяемого, и музейные штаммы АТСС S. aureus 25923, E. coli 35218 и P. aeruginosa 27853. В работе использованы изоляты C. albicans, выделенные из кишечника здоровых и больных кандидозом людей.
Изучение биологических свойств микроорганизмов: пролиферативной, адгезивной, каталазной, протеазной, фосфолипазной, гемолитической, антилизоцимной, биопленкообразующей активности проводили in vitro по общепринятым методикам под воздействием продуктов метаболизма S. aureus, E. coli, P. aeruginosa, C. albicans.
Статистическую обработку материалов и графическое изображение результатов проводили по [2]. В других случаях достоверность различия сравниваемых выборок определяли непараметрическим методом статистической обработки: критерий Уилкоксона (W) применяли для связанных выборок (до и после воздействия). Анализируемые различия считали достоверными при р<0,05. Для установления связи между параметрами использовали метод ранговой корреляции по Спирмену, относящийся к категории непараметрических, что позволило отказаться от предварительной оценки нормальности распределения сравниваемых признаков [2]. Данные были обработаны по методу косинор-анализа, адаптированного к микробиологическим исследованиям при заданной значимости достоверности p<0,05. С помощью прикладной графической программы «Групповой косинор-анализ» построены доверительные эллипсы [4, 6]. Поиск достоверных ритмов проведен линейно по периоду с шагом поиска 1 час в спектральном диапазоне 8 — 24 ч, где было выявлено три основных спектральных компонента с периодами Т=8 часов, Т=12 часов и Т=24 часа.
РЕЗУЛ ЬТАТЫ
Под воздействием экзометаболитов микробов-ассоциантов S. aureus и E. coli существенных изменений амплитудно-фазовых показателей C. albicans, выделенных от здоровых людей, не выявлено. Не изменялся вклад околосуточного ритма грибов. Пролиферативная активность микромицетов в опыте, как и в контроле, характеризовалась ночным типом ритмичности. Максимальные значения факторов патогенности регистрировались в ранние утренние часы.
На амплитудно-фазовую стабильность C. albicans, выделенных от больных людей, оказывали существенное влияние продукты метаболизма E. coli. Они изменили вклад ритма пролиферативной активности с ультрадианного на циркадианный (р<0,05). Максимальные значения биологических свойств регистрировались в ранние утренние часы и дневное время. Под влиянием метаболитов E. coli достоверно возрастала амплитуда адгезивной, пролиферативной и фосфолипазной активности. Величина вкладов и амплитуд является показателем стабильности и мощности ритма. Метаболиты S. aureus не изменяли вклад ультрадианного ритма, среднесуточные значения, амплитуда и сохранялось время максимального проявления биологических свойств. Акрофаза только фос-фолипазной активности сместилась с ночного и дневного времени на утренние и вечерние часы. Корреляционный анализ выявил согласованность всех изучаемых свойств в контроле и под действием бактериальных метаболитов.
Рис.1. Амплитудно-фазовая характеристика стабильности суточных ритмов протеазной активности госпитального (А) и музейного (Б) штамма S. aureus под воздействием экзометаболитов микробов-ассоциантов (Т=24 часа).
1 — контроль; 2 — под действием экзометаболитов E. coli; 3 — P. aeruginosa; 4 — C. albicans.
А
E
Рис. 2. Амплитудно-фазовая характеристика стабильности суточных ритмов гемолитической активности госпитального (А) и музейного (Б) штамма P. aeruginosa под воздействием экзометаболитов микробов-ассоциантов (Т=24 часа).
1 — контроль; 2 — под действием экзометаболитов S. aureus; 3 — E. coli; 4 — C. albicans.
Анализ полученных результатов по изучению влияния экзометаболитов микробов-ассоциантов на суточную динамику биологических свойств изучаемых микроорганизмов показал, что у госпитальных изолятов S. aureus, E. coli и P. aeruginosa сохранялись ультра-дианные ритмы пролиферативной активности, но дополнительно появлялись циркади-анные ритмы изучаемого показателя. Госпитальные изоляты изучаемых микроорганизмов проявляли относительную стабильность пролиферативной активности и факторов пато-генности (протеазная, каталазная, гемолитическая активность) под влиянием экзометаболитов микробов-ассоциантов, кроме экзометаболитов C. albicans, которые десинхронизировали биологические ритмы патогенов (рис. 1, 2).
У госпитальных изолятов наблюдалось увеличение ритмометрических показателей (мезора, амплитуды) протеазы, гемолитической активности S. aureus под влиянием метаболитов E. coli и P. aeruginosa; протеазы, каталазы, гемолитической активности P. aerugi-nosa под влиянием метаболитов E. coli и C. albicans.
На музейные штаммы экзометаболиты всех микробов-ассоциантов оказывали модулирующее воздействие, что отражает их лабильность в течение суток. Наибольшее влияние на биоритмы изучаемых физиологических функций оказывали метаболиты C. albicans: снижение среднесуточной активности и амплитуды ритмов протеазы, каталазы S. aureus, гемолитической активности E. coli, P. aeruginosa; увеличение мезора протеазы, каталазы P. aeruginosa. Кроме того, наблюдалось смещение акрофаз всех изучаемых показателей у S. aureus и P. aeruginosa под влиянием всех метаболитов-ассоциантов.
Влияние экзометаболитов способствовало появлению у всех музейных штаммов возбудителей 24-часового ритма АЛА, что было свойственно только госпитальным изолятам. Из всех изучаемых микроорганизмов только для E. coli были характерны изменения рит-мометрических параметров АЛА.
Анализ ритмометрических показателей БПО активности S. aureus под влиянием экзометаболитов микробов-ассоциантов выявил стабильность циркадианного ритма данного персистентного фактора возбудителя. Однако на БПО активность P. aeruginosa оказывали мощное воздействие экзометаболиты C. albicans.
ОБСУЖДЕНИЕ
Выявление стабильности ритмометрических показателей физиологической активности C. albicans, выделенных от здоровых носителей, под влиянием экзометаболитов свидетельствует о стабильности их ритмов. Вероятно, в случае симбиоза грибов с макроорганизмом метаболиты изучаемых бактерий не оказывали достоверного влияния на их фи-
зиологическую активность, т.е. Candida индифферентна по отношению к ассоциантам. В то время, как клинические изоляты дрожжей, полученные от больных острой кандидозной инфекцией, были чувствительны к действию бактериальных продуктов, причем метаболиты грамнегативной микробиоты усиливали патогенный потенциал грибов. По-видимому, при снижении колонизационной резистентности макроорганизма происходило ослабление регулирующего действия его на биоритмы грибов, и биорегуляторами физиологических функций выступали микросимбионты. В этом проявляется одна из важнейших закономерностей адаптационного процесса.
Обнаруженные изменения биологических ритмов пролиферативной активности, патогенных и персистентных свойств (протеазной, каталазной, гемолитической, антилизо-цимной активности) S. aureus, E. coli, P. aeruginosa под воздействием экзометаболитов ассоциативной микробиоты отражают адаптационные возможности патогенов, биологические ритмы которых подстраиваются к новой среде обитания в целях максимальной возможности микроорганизма адаптироваться к окружающей среде путем синхронизации его собственных ритмов с внешними циклами (Романов Ю.А., 2005).
Таким образом, выявленные изменения хроноинфраструктуры биологических ритмов микроорганизмов бактериально-грибковыми метаболитами ассоциантов отражают напряженность биологической системы, которая, по всей видимости, неизбежна в процессе формирования межмикробных взаимоотношений, т.е. биологические свойства возбудителей полностью определяют жизнеспособность, степень патогенности, а также адаптационные возможности микроорганизма.
Работа выполнена при грантовой поддержке фундаментальных исследований УрО РАН, проект № 15-3-4-36 «Механизмы микробной регуляции ассоциативного симбиоза при инфекции».
ЛИТЕРАТУРА
1. Валиева М.В., Хетагурова Л.Г., Хуберцова Н.О., Тагаева И.Р. Биологические ритмы физиологических функций у пациентов с хроническим генерализованным пародонтитом. Владикавказский медико-биологический вестник. 2006 — 2007, 6 (11- 12): 16-20.
2. Гланц С. Медико-биологическая статистика. М., Практика, 1999.
3. Комаров Ф.И., Рапопорт С.И. Хронобиология и хрономедицина. М., Триада-Х, 2000.
4. Тимохина ТХ., Санников А.Г., Варницына В.В., Соколовский Н.А. Автоматизированная система «Косинор-анализа». Свидетельство РФ о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2009614932. Бюл. 2009, № 4.
5. Хетагурова Л.Г. Патофизиология десинхронозов. Владикавказский медико-биологический вестник. 2005, 5 (9): 32-40.
6. Nelson W., Tong YL., Lee J.K., Halberg F. Methods for cosinorrhytmometry. Chronobiologia. 1979, 6 (4): 305-323.
Контактная информация: Перунова Н.Б.,
460000, Оренбург, ул. Пионерская, 11, р.т. (3532)77-59-08
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2015
М.В.Николенко, Т.Х.Тимохина, Я.И.Паромова
ВЛИЯНИЕ ФЛУКОНАЗОЛА НА ВРЕМЕННУЮ ОРГАНИЗАЦИЮ БИОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ CANDIDA ALBICANS
Тюменская государственная медицинская академия
Цель. Изучение влияния антимикотика флуконазола на временную организацию биологических свойств Candida albicans. Материалы и методы. Использовали клинические изоляты и музейный штамм С. albicans. Исследования проводили в течение суток с 4-часовым интервалом, определяя пролиферативную, адгезивную, морфологическую, про-теазную, каталазную, фосфолипазную активность. Результаты исследований обработаны статистически. Результаты. Установлена максимальная чувствительность к флуконазолу у музейного штамма С. albicans в дневное время, у клинических изолятов — в вечернее и ночное. После воздействия 1/2 минимальной подавляющей концентрации (МПК) препарата у музейной культуры изменились ритмы всех показателей с циркадианных на
