Влияние биологически активных веществ из морских организмов на формирование биопленки yersinia pseudotuberculosis на биотической поверхности Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

• Короткие сообщения Сведения об авторах

Соловьёв Иван Анатольевич, д.м.н., профессор, начальник кафедры военно-морской хирургии, ВМедА им. С.М. Кирова, Санкт-Петербург, ул. Академика Лебедева, 6; [email protected];

Рухляда Николай Васильевич, д.м.н., профессор кафедры военно-морской хирургии ВМедА им. С.М. Кирова, Санкт-Петербург, ул. Академика Лебедева, 6;

Уточкин Александр Петрович, преподаватель кафедры военно-морской хирургии, ВМедА им. С.М. Кирова, Санкт-Петербург, ул. Академика Лебедева, 6;

Колунов Андрей Викторович, преподаватель кафедры военно-морской хирургии, ВМедА им. С.М. Кирова, Санкт-Петербург, ул. Академика Лебедева, 6;

Балюра Олег Валерьевич, ассистент кафедры военно-морской хирургии, ВМедА им. С.М. Кирова, Санкт-Петербург, ул. Академика Лебедева, 6. Библиография - в редакции.

© Коллектив авторов, 2017 г. doi: 10.5281/zenodo.1115939

Удк 615.34-21

А.Г. Масюк1, М.Г. Елисейкина2, Н.А. Терентьева3, Л.С. Долматова4, Н.Ф. Тимченко1

влияние биологически активных веществ из морских организмов на формирование биопленки yersinia pseudotuberculosis на биотической поверхности

1 НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Г.П. Сомова, Владивосток

2 Национальный научный центр морской биологии ДВО РАН, Владивосток

3 Тихоокеанский институт биоорганической химии им. Г.Б. Елякова ДВО РАН

4 Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАН, Владивосток

В сообщении представлены результаты изучения влияния пентакана и гистохрома - БАВ из морских гидробионтов, на формирование биопленки Y. pseudotuberculosis на биотической поверхности. Установлено, что Y. pseudotuberculosis на биотической поверхности при температуре 20°С и 37°С в течение первых 3 и 6 суток формировали зрелые биопленки, состоящие из сети отростков, глобулярного внеклеточного матрикса и микроколоний бактериальных клеток, соединенных контактными отростками. Обнаружены изменения в биопленках Y. pseudotuberculosis под влиянием пентакана и гистохрома, которые проявлялись в «растворении» сетчатого компонента и образовании участков, заполненных глобулярным внеклеточным матриксом.

Ключевые слова: Yersinia pseudotuberculosis, биопленка, пентакан, гистохром. Для корреспонденции: Тимченко Н.Ф., д.м.н., професор; e-mail: [email protected]

Поступила 15.11.17

A.G. Masuk1, M.G. Eliseikina2, N.A. Terenteva3, L.S. Dolmatova4, N.F. Timchenko1 characteristics of the influence of substances from marine organisms on biofilm formation yersinia pseudotuberculosis on biotic surface

1 G.P. Somov named Institute of Epidemiology and Microbiology, Vladivostok, Russia

2 National Scientific Center of Marine Biology. FEB RAS, Vladivostok, Russia

3 G.B. Elyakov named Pacific Institute of Bioorganic Chemistry. FEB RAS

4 Il'ichev Pacific Oceanological Institute, Vladivostok, Russia

The report presents the results of studying the influence of pentacane and histochrome - BAS from marine hydrobionts, on the formation of biofilm Y. pseudotuberculosis on the biotic surface. It was established that Y pseudotuberculosis on the biotic surface at a temperature of 20°C and 37°C for the first 3 and 6 days formed mature biofilms, consisting of a network of processes, globular extracellular matrix and microcolonies of bacterial cells connected by contact processes. Changes in Y pseudotuberculosis biofilms were detected under the influence of pentacane and histochrome, which manifested itself in the «dissolution» of the reticular component and the formation of regions filled with a globular extracellular matrix.

Key words: Yersinia pseudotuberculosis, biofilm, pentacan, gistochrom.

Short messages •

For correspondence: Timchenko N.F., MD, professor; e-mail: [email protected] Conflict of interests. The authors are declaring absence of conflict of interests. Financing. The study had no sponsor support.

Received 15.11.17 Accepted 03.12.17

В настоящее время, согласно современному представлению, по основному экологическому признаку-резервуару возбудителя, все инфекционные болезни подразделены на антропонозы, зоонозы и сапроно-зы [1]. Возбудители сапронозов, болезней из внешней среды, проявляют психрофильные свойства и широко распространены в окружающей среде. Так, Y. pseudotuberculosis изолированы из почвы, воды, овощей, грызунов [2,3]. Заражение человека этими микроорганизмами, в основном, происходит при употреблении в пищу инфицированных продуктов и прежде всего овощей, хранившихся при пониженной температуре. В разных условиях среды обитания Y. pseudotuberculosis формируют биопленки - сообщества микроорганизмов, объединенных системой Quorum sensing [4, 5, 6, 7, 8]. Существование микроорганизмов в составе биопленок снижает их доступность для антибиотиков, приводит к развитию антибиотикорезистентности, что обусловливает актуальность разработки новых препаратов с антибиопленочныи действием. Это направление исследований актуально во всем мире [9,10].

Цель работы: с помощью электронной микроскопии исследовать влияние биологически активных веществ, полученных из морских гидробионтов, на формирование биопленки Y. pseudotuberculosis на биотической поверхности.

Материалы и методы

В работе использовали штамм Y pseudotuberculosis 2517 серовар 03 из коллекции ФГБНУ НИИЭМ им. Г.П. Сомова. Микроорганизмы культивировали в бульоне Хоттингера рН 7,2 при температуре 20°С в течение 20-24 часов, затем наносили их в концентрации 106 мк/мл на поверхность питательного агара в чашки Петри (контроль и опыт). В опытные пробы дополнительно вносили пентакан и гистохром, разведенные в 0,85% растворе NaCl [11,12]. Инкубировали пробы при 20°С и 37°С в течение 3 и 6 суток.

В соответствующие сроки удаляли бульон из чашек Петри. Трижды промывали поверхность агара 0,85% NaCl. Готовили препараты для электронной микроскопии. Кусочки агара с покрывающими их бактериями фиксировали в 2,5% глутаровом альдегиде, приготовленном на 0,1М какодилатном буфере (рН 7,2) в течение 24 ч. Промывали пробы в том же буфере в течение 24 ч. Затем дополнительно фиксировали их в 1% 0s04, приготовленном на дистиллированной воде (20 минут) и промывали в дистиллированной воде в течение 5 ч. Затем образцы обезвоживали в серии разведений этанола и помещали в ацетон. Пробы высушивали в критической точке 2 ч, закрепляли на

столиках для СЭМ, используя двустороннюю ленту, и напыляли хромом толщиной 10-15 нм (Q150 TES, Quorum Technologies). Приготовленные препараты анализировали с использованием Evo40 (Carl Zeiss). Разгонное напряжение составило 29 кВ.

Результаты и обсуждение

При выполнении работы установлено, что Y. pseudotuberculosis в течение 3 и 6 суток при температуре 20°С и 37°С образуют зрелую биопленку на биотической поверхности. Биопленка представляла собой разветвленную сеть отростков с расположенными на ней микроколониями бактерий, соединенными контактными отростками (рис. 1, А, стрелки). Кроме того в составе биопленки имелись участки, заполненные глобулярным внеклеточным матрик-сом, причем, объём таких участков увеличивался по мере созревания биопленки (рис. 1, Б, стрелка).

Рис 1. Биопленка Y. pseudotuberculosis, сформировавшаяся при 37°С в течение 3 (А-стрелка) и 6 (Б-стрелка) суток на биотической поверхности

HEALTH. MEDICAL ECOLOGY. SCiENCE 5 (72) - 2017 89

Короткие сообщения

Однако после внесения в среду пентакана (А) или гистохрома (Б) выявлены изменения структуры биопленки Y. pseudotuberculosis в исследуемый период времени (рис. 2). Наблюдалось разрушение сети, образованной отростками, на месте ко-

торой сформировался глобулярный внеклеточный матрикс. На поверхности матрикса сохранялись бактериальные клетки - либо единичные, либо в виде микроколоний, объединённые контактными отростками.

Рис. 2. Действие пентакана (А) и гистохрома (Б) на Y. pseudotuberculosis, культивированных при 37°С в течение 3 суток

Результаты проведенных исследований позволяют сделать вывод о том, что Y pseudotuberculosis при температуре 20°С и 37°С в течение первых 3 и 6 суток роста на биотической поверхности формируют зрелые биопленки, состоящие из сети отростков, глобулярного внеклеточного матрикса и микроколоний бактериальных клеток, соединенных контактными отростками.

Впервые обнаружены изменения в биопленках Y. pseudotuberculosis под влиянием пентакана и ги-стохрома, которые проявлялись в «растворении» сетчатого компонента и образовании участков, заполненных глобулярным внеклеточным матриксом.

Полученные результаты свидетельствуют о необходимости дальнейшего развития исследований в области функционирования различных систем, в частности биопленок, у Y. pseudotuberculosis, возбудителя сапронозов, при обитании в окружающей среде и при взаимодействии с экто-и эндотермными организмами, а также с растениями.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Финансирование. Исследование проводилось без привлечения спонсорских средств.

Сведения об авторах

Масюк Анастасия Германовна, аспирант лаборатории молекулярной эпидемиологии и микробиологии НИИЭМ имени Г.П. Сомова, Владивосток, тел. 89147071202;

Елисейкина Марина Геннадьевна, к.б.н, старший научный сотрудник Национального научного центра морской биологии ДВО РАН, Владивосток: e-mail: [email protected];

Терентьева Наталья Александровна, к.б.н., старший научный сотрудник Тихоокеанского институт биоорганической химии им. Г.Б. Елякова ДВО РАН;

Долматова Людмила Степановна, к.б.н. старший научный сотрудник Тихоокеанского океанологического института им. В.И. Ильичева ДВО РАН, Владивосток: е-mail: [email protected];

Тимченко Нэлли Федоровна, д.м.н., в.н.с. НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Г.П. Сомова, Владивосток: e-mail: [email protected].

Библиография - в редакции.