CC BY
18BIOLOGICAL SCIENCES
СИМБИОТИЧЕСКИЕ АССОЦИАЦИИ БАКТЕРИЙ-ПРОСТЕЙШИХ И ИХ БИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Бугеро Н.В.
доктор биологических наук, профессор Псковский государственный университет
г. Псков Ильина Н.А.
доктор биологических наук, профессор Псковский государственный университет
г. Псков
SYMBIOTIC ASSOCIATIONS OF PROTOZOAN BACTERIA AND THEIR BIOLOGICAL
PROPERTIES
Bugero N.
doctor of biological Sciences, professor Pskov state University, Pskov Ilyina N.
doctor of biological Sciences, professor Pskov state University, Pskov
Аннотация
Проведен анализ биологических свойств бактерий рода Enterococcus и простейших Blastocystis homi-nis в условиях ассоциативного симбиотического взаимодействия до и после сокультивирования. Экспериментальные данные показали синергизм в усилении гемолитической, колициногенной, протеолитической активностей и антибиотикорезистентности со стороны бактерий энтерококков и увеличении гемолитической, ДНК-азной, протеолитической, лецитоветилазной, липолитической активностей со стороны Blastocystis hominis. Антогонизм наблюдался только в отношении сахаролитической способности бактерий.
Аbstract
The analysis of biological properties of Enterococcus and protozoan Blastocystis hominis bacteria in the conditions of associative symbiotic interaction before and after co-cultivation was carried out. Experimental data have shown synergy in enhancing hemolytic, colicinogenic, proteolytic activity and antibiotic resistance on the part of Enterococcus bacteria and increasing hemolytic, DNA-azic, proteolytic, letitovetylase, lipolytic activity on the part of Blastocystis hominis. Antagonism was observed only in relation to the saccharolytic ability of bacteria.
Ключевые слова: Blastocystis hominis, энтерококки, ассоциативный симбиоз.
Keywords: Blastocystis hominis, enterococci, associative symbiosis.
Введение. В последние годы в России официально регистрируется более 1,2 миллионов больных различными паразитоценозами, среди которых отмечается рост заболеваемости кишечными про-тозоозами [7].
Известно, что у лиц, страдающих заболеваниями пищеварительного тракта, очень высок показатель паразитарных инвазий, в частности бластоци-стоза [9]. Данная протозойная инфекция этиологически ассоциирована с простейшими Blastocystis hominis, паразитирующими преимущественно в толстом отделе кишечника человека [3, 1].
Возбудитель бластоцистной инвазии является микроорганизмом, к усилению агрессии которого, с одной стороны, могут приводить факторы, снижающие защитные силы макроорганизма, а с другой стороны - микроорганизмы, входящие в состав биоценоза. Естественно, что при освоении биотопов тела человека между микробами складываются определенные взаимоотношения, которые отражаются на качественной и количественной характеристике того или иного микробного пейзажа [6].
Анализ направленности межмикробных взаимоотношений ассоциативных микросимбионтов позволяет прояснить патогенез широкого спектра заболеваний, правильно оценить происхождение тех или иных аномалий в структуре микросимбионтов, приводящих к изменению их типичных или проявлению новых биологических свойств [1].
Нарушая баланс микроорганизмов, данные возбудители способствуют созданию благоприятных условий для развития патологических процессов [3]. Результаты собственных исследований показали, что бластоцистная инвазия сопровождается качественными и количественными изменениями микрофлоры кишечника человека. Выявлено, что на фоне бластоцистоза увеличивается обсеменен-ность толстой кишки условно-патогенными бактериями рода Enterococcus - Е.faecalis, которые относят к нормальным симбионтам. Интенсивные исследования последних лет позволили установить, что данные бактерии синтезируют существенное количество веществ, так называемых факторов ви-
рулентности, способствующие развитию инфекционного процесса. К таким факторам можно отнести поверхностные белки, участвующие в процессе адгезии и инвазии, экскретируемые белки и токсины, обеспечивающие повреждение тканей хозяина, а также факторы, индуцирующие воспаление [2].
Ранее нами были изучены персистентные свойства энтерококков в монокультуре и при со-культивировании с Blastocystis hominis. Выявлено нарастание экспрессии персистентных характеристик у бактерий энтерококков при бластоцистозе, которое ограничивает размножение паразитов в кишечнике больных, что представляет собой процесс взаимной адаптации, направленный на обеспечении совместного длительного паразитирования в макроорганизме.
Тем не менее, не изученными остаются другие не мало важные биологические свойства бактерий рода Enterococcus и простейших Blastocystis homi-nis в ходе межмикробных взаимодействий, в частности в протозойно-бактериальных ассоциациях.
В связи с этим целью нашего исследования явилось изучение биологических свойств, таких как: сахаролитическая, протеолитическая, гемолитическая, колициногенная активности и антибиоти-корезистентность бактерий Enterococcus и гемолитическая, ДНК-азная, протеолитическая, лецитове-тилазная и липолитическая простейших Blastocystis hominis до и после совместного культивирования.
Материалы и методы исследования. Исследования микробного пейзажа кишечника проводили в период с 2013 по 2017 года на базе бактериологических лабораторий ГУЗ «Покровская больница», городской клинической больницы №40 г. Санкт-Петербурга. Определение гемолитической, протеолитической, ДНК-азной и колициногенной активностей определяли по методике Биргера [4], липолитическую активность с использованием метода Slifkin [1], лецитоветилазную по методике Теца [8], антибиотикочувствительность исследуемых культур определяли с использованием методике Навашина, Чучалина, Белоусова [5]. Микробный пейзаж кишечника изучали согласно Приказу № 535 от 22.04.85 МЗ РСФСР «Об унификации микробиологических методов исследования, применяемых в клинико-диагностических лабораториях и лечебно-профилактических учреждениях». Выявление бластоцист в препаратах проводили путем микроскопии нативных или окрашенных мазков. Для получения культур простейших B.hominis использовали среду Suresh. Культивирование с целью изучения взаимного влияния микробов-ассо-циантов проводили in vitro на модифицированной среде Surech (патент 2012 154 112).
В работе использованы 188 штаммов микроорганизмов, выделенных от больных с патологией желудочно-кишечного тракта: 78 штаммов простейших Blastocystis hominis, 66 штаммов Enterococcus faecalis. Было обследовано 120 человек в возрасте от 20 до 70 лет (80% - женщины).
Результаты и их обсуждения. Результаты исследований свидетельствуют о достаточно высокой встречаемости бактерий рода энетерококков у лиц инвазированных бластоцистами.
При изменении вирулентности бластоцист от LD50/lg 0 до 5,3±0,2 статистически достоверно резко изменялась обсемененность кишечника микробами Enterococcus faecalis. Значение их обсеме-ненности изменялись от lg 3,1±0,3 до lg 8,1±0,3 КОЕ/г (р<0,001).
Проведенные исследования показали, что в ходе контакта E.faecalis с бластоцистами отмечены изменения их патогенных свойств: усиление (синергизм), ослабление (антагонизм), и индифферентное влияние.
Синергизм при сокультивировании Е. faecalis и бластоцист проявляется в увеличении коэффициента гемолитической и колициногенной активностей бактерий до 6,6±0,5 и 5,1±0,21 ед соответственно (до сокультивирования - 1,5±0,03 и 3,92±0,13, в монокультурах - 1,7±0,3 и 2,9±0,13 ед соответственно, р<0,001).
В результате совместной инкубации простейших и бактерий изменилась так же чувствительность последних к антибактериальным препаратам у всех 66 штаммов (100%) (табл. 1).
Усиление антибиотикорезистентности штаммов выделенных после совместного культивирования по отношению к культурам, выделенным из кишечника, произошло в 1,69 раза.
Изучение протеолитической активности энтерококков также выявило синергидное взаимодействие. До совместного культивирования данным видом активности обладали 32 культуры (52,31 %),
после - все 66 (100 %), в монокультурах - 26 (20,77 %).
У всех изолированных E.faecalis была изучена сахаролитическая активность, по отношению к следующим углеводам: лактоза, глюкоза, мальтоза, сахароза, фруктоза (табл. 1).
Как показано в таблице после взаимодействия бактерий с бластоцистами in vitro сахаралитическая активность значительно снизилась.
Полученные данные свидетельствуют об антагонистическом воздействии простейших B.hominis на способность энтерококков гидролизовать углеводы (табл. 2).
Таблица 1
Сравнительная характеристика чувствительности к антибиотикам штаммов Е./aecalis
Е.faecalis, выделен- Е.faecalis, Е.faecalis, изолиро-
№ ные после сокульт-ия выделенные до со- ванная из монокуль-
п/п Антибиотики (n=130) культ-ия (n=130) тур (n=130)
МПК (мкг/мл) МПК (мкг/мл) МПК (мкг/мл)
1. Азитромицин 60,6 ±0,7** 39,3 ±0,4* 32,2±0,2*
2. Ципрофлоксацин 47,3 ±0,5** 25,9 ±0,4* 20,6±0,1*
3. Цефазолин 10,4 ±0,3* 7,9 ±0,7* 6,3±0,2*
4. Гентамицин 39,2 ±0,8** 18,3 ±0,6* 14,7±0,5*
Примечание: * - Р<0,05; ** - Р<0,001
Определение факторов патогенности Blasto-cystis hominis, показало синергидное взаимодействие бактерий и простейших, которое привело к усилению ДНК-азной, гемолитической, липазной, лецитоветилазной и протеолитической активностей.
Из 78 изолятов паразитов после совместной инкубации со штаммами Е.faecalis 58 культур (84,1 %) приобрели способность разрушать эритроциты крови человека. Тогда как до инкубации данным свойством обладали только 26 штаммов (38,41 %).
В монокультуре (табл. 2) способность разрушать эритроциты крови человека сохранили только 5 штаммов (4,6 %). Коэффициент гемолитической активности штаммов простейших выделенных из
кишечного микробиоценоза составил 1,48±0,02 ед, культур из ассоциации с Е.faecalis после совместной инкубации повысился до 3,2±0,02 (в монокультурах - 0,7±0,1 ед, р<0,001).
Среди штаммов бластоцист, выделенных из консорциума после взаимодействия in vitro, ДНК-азной активностью обладали 62 культуры (97,3 %), коэффициент ДНК-азной активности составил 4,7±0,3 ед. В группе изолятов, изолированных из толстой кишки способность к разрушению ДНК выявили у 27 культур (90,1 %), коэффициент активности равнялся 1,6±0,2 ед, р<0,001. Из монокультур бластоцист только 9 (9,9 %) характеризовались ДНК-азной активностью, коэффициент - 0,9±0,4 ед.
Таблица 2
Сравнительная характеристика сахаролитической активности гемолитических бактерий кишечной па-
Ферментируемые углеводы Активность ферментации Количество штаммов Е./aecalis
монокультуры n=130 до сокульт-ия n=130 после n=130
лактоза Нормальная 130 85
Замедленная 45 130
Отсутствие
мальтоза Нормальная 130 85
Замедленная 45 31
Отсутствие 99
глюкоза нормальная 130
замедленная 85
отсутствие 45 130
сахароза нормальная 130
замедленная 130
отсутствие 130
фруктоза нормальная 130
замедленная 130
отсутствие 130
Изучение липолитической активности культур после сокультивирования показало увеличение значений коэффициентов до 5,7±0,3 ед (у штаммов, полученных до сокультивирования - 1,38±0,5, из монокультуры - 0,5±0,6 ед, р<0,001).
Способность продуцировать лецитиназу также увеличивалась у простейших после совместного культивирования с бактериями Е.faecalis. Лецито-ветилазная активность проявилась у 58 культур (96,7 %), коэффициент активности составил 5,3±0,2 ед. Коэффициент лецитоветилазной активности штаммов бластоцист, изученных до совместного
культивирования, равнялся 1,69±0,5 ед, у бластоцист из монокультуры - 0,8±0,4 ед, р<0,001.
Заключительным этапом исследований, посвященных изучению факторов патогенности, про-стейших-ассоциантов явилось определение протео-литических ферментов. Как показали исследования 74 культуры бластоцист в результате взаимодействия с Е.faecalis in vitro (49,0 %) приобрели способность гидролизовать молочный белок. Из группы бластоцист, выделенных из ассоциаций толстой кишки, данной способностью характеризо-
вались 39 изолятов (25,83 %), у бластоцист из монокультуры протеолитической активностью обладали 13 штаммов (8,6 %).
Заключение. Таким образом, в ходе межмикробных взаимодействий ассоциативных микросимбионтов синергизм проявлялся в усилении гемолитической, колициногенной, протеолитической активностей и антибиотикорезистентности со стороны бактерий и увеличении гемолитической, ДНК-азной, протеолитической, лецитоветилазной, липолитической активностей со стороны Blasto-cystis hominis. Антогонизм - только в отношении сахаролитической способности бактерий.
Список литературы
1. Abe N., Wu Z., Yoshikawa H. Molecular characterization of Blastocystis isolates from primates // Veterinary Parasitology. 2003. V.113. P.321-325.
2. Guignard S., Arienti H., Freyre L., Lujan H., Rubinstein H., Frasi M. Prevalence of enteroparasites in a residence for children in the Córdoba province, Argentina // European Journal of Epidemiology. 2000. V. 16. P. 287-293.
3. Taamasri P., Mungthin M., Rangsin R., Tongupprakarn B., Areekul W., Leelayoova S. Transmission of intestinal blastocystosis related to the qual-
ity of drinking water // Southeast Asian Journal Tropical Medicine and Public Health. 2000. V. 31. P. 112117.
4. Биргер М.О. Справочник по микробиологическим и вирусологическим методам исследования / М.О. Биргер. М.: Медицина.1982. 464 с.
5. Навашин С.М., Чучалин А.Г., Белоусова Ю.Б. Антибактериальная терапия пневмонии у взрослых: Учеб.пособие. М., 1998. С.28.
6. Потатуркина-Нестерова Н.И., Красноперова Ю.Ю., Чебан Н.М., Ильина Н.А. Изучение этиопа-тогенетической роли Blastocystis hominis в патологии желудочно-кишечного тракта. Материалы 2-ой объединенной Всероссийской и Всеармейской научной конференции "С.-Петербург. Гастро-2000". С.-Петербург. 2000. №1-2. С. 194.
7. Романенко Н.А., Сергиев В.П. Охрана окружающей среды как важнейший компонент профилактики массовых паразитов в экстремальных природно-климатических условиях севера России // Мед. паразитол. 2008. № 3. c. 16-19.
8. Тец В.В. //ЖМЭИ.1997. №1. С.106-111.
9. Торопова Н.Т., Сафронова Н.А., Гордеева Л.М. Паразитарная фауна кишечника у детей, страдающих атопическим дерматитом. Аспекты диагностики патогенеза // Российский журнал кожных и венерических болезней. 998. №2. с. 27-32.
ЕНДЕМИ ФЛОРИ еВРОПИ - LONICERA NIGRA L. ТА LONICERA CAERULEA L.
(CAPRIFOLIACEAE A. L. DE JUSSICE.J У ФЛОР1 УКРА1НИ
Лавртенко В.М.
Кшвський нацгональний педагоггчний унгверситет 1мет М.П. Драгоманова, кандидат б1олог1чних наук, старший викладач кафедри екологИ факультету природничо-географ1чно1 освти та екологИ
ENDEMICS OF EUROPE FLORA - LONICERA NIGRA L. AND LONICERA CAERULEA L.
(CAPRIFOLIACEAE A. L. DE JUSSICE.) IN THE FLORA OF UKRAINE
Lavrynenko V.
Kyiv the National Pedagogical University named after M.P. Drahomanova, candidate of biological sciences, senior teacher of the department of ecology faculty of natural and geographic education and ecology
Анотащя
У статп автором наведено мюцязнаходження природних популяцш видiв-ендемiв флори £вропи - Lonicera nigra L. та Lonicera caerulea L. (Caprifoliaceae A. L. de Jussice) у флорi Укра!ни. Зокрема описано !х локалггети та природш угруповання (асощацп). За результатами вивчених локалггепв виникае необхщ-нють посилено! охорони видiв через сильне антропогенне навантаження.
Abstract
In article the author presents the location of natural populations of endemic species of European flora -Lonicera nigra L. and Lonicera caerulea L. (Caprifoliaceae A. L. de Jussice) in the flora of Ukraine. In particular, their localities and natural groups (associations) are described. According to the results of the studied localities, there is a need for enhanced protection of species due to strong anthropogenic load.
Ключов1 слова: Lonicera caerulea L., Lonicera nigra L., диз'юнктивний ареал, ендем, угруповання, популящя, асощащя, локус.
Keywords: Lonicera caerulea L., Lonicera nigra L., disjunctive area, endemic, grouping, population, association, locus.
Вступ. Види Lonicera nigra L. та Lonicera caerulea L. належать до роду Lonicera L. родини Caprifoliaceae A. L. de Jussice., шдсекцш Rhodanthae Maxim. та Caeruleae Rehd. £ндеми флори £вропи, европейсьш види, диз'юнктивний ареал яких охоп-люе: Ирене!, Центральний масив, прсьш масиви -
Овернь, Севенни, Вогези, Апенши, Балкани, Альпи та Карпати (1спангя, Франщя, Ггалгя, Швейцария, Авс^я, Шмеччина, колишня Югославия, Болгария, Румушя, Чехгя, Словаччина, Польща, Украша) [1,3,5,6,7,8,9].
