CC BY
22
• Материалы Научно-практической конференции «Фундаментальная дальневосточная наука - медицине» Сведения об авторах
Ким Александра Вячеславовна - Дальневосточный федеральный университет, вед. инженер кафедры биоразнообразия и морских биоресурсов; 690920, Владивосток, о. Русский, пос. Аякс, лабораторный корпус; e-mail: kim-sandra@mail.ru;
Бузолева Любовь Степановна - д.б.н., ФГБНУ «Научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии имени Г.П. Сомова», главный научный сотрудник экологии патогенных бактерий, доктор биологических наук; ДВФУ, профессор кафедры биоразнообразия и морских биоресурсов 690087, Владивосток, ул. Сельская, 1, тел. (423)244-18-88, e-mail: buzoleva@mail.ru;
Богатыренко Елена Александровна - ДВФУ, м.н.с. кафедры биоразнообразия и морских биоресурсов 690920, Владивосток, о. Русский, пос. Аякс, лабораторный корпус; e-mail: bogatyrenko.ea@dvfu.ru.
© Пономарева А.Л., Бузолева Л.С., 2017 г doi: 10.5281/zenodo.817829
Удк 579.24+ 579.26
А.Л. Пономарева1, Л.С. Бузолева1'2
влияние факторов внешней среды на биопленокообразование бактерий рода salmonella
1 НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Г. П. Сомова, г. Владивосток
2 Дальневосточный Федеральный Университет, г. Владивосток
Основной формой существование сообществ микроорганизмов как в теплокровном организме, так и в объектах окружающей среды, являются биопленки. На примере Salmonella enterica выявлено, что оптимум интенсивности сочетания исследуемых факторов не совпадает с их отдельными оптимумами. Если один из факторов находиться в наиболее благоприятном для тестируемого микроорганизма диапазоне, то он способен компенсировать неблагоприятное воздействия других факторов.
Ключевые слова: биопленки, многофакторный анализ, регрессионный анализ, температура, соленость, питание, Salmonella enterica.
A.L. Ponomareva1, L.S. Buzoleva12
INFLUENCE oF THE FACTORS oF THE EXTERNAL ENVIRoNMENT
on the biological factoration of bacteria of the genus salmonella
1 Research Institute of Epidemiology and Microbiology named after GP Somov, Vladivostok, Russia
2 Far Eastern Federal University, Vladivostok, Russia
Biofilms is the basic form of the existence communities of microorganisms in both the warm-blooded body and in the objects of the environment. Par example Salmonella enterica it was revealed that the optimum of intensity of the combination factors does not match with their individual optima. If one of the factors is in the most favorable range for the testing microorganism, then it is able to compensate for the adverse effects of other factors.
Keywords: biofilms, multifactor analysis, regression analysis, temperature, salinity, nutrition, Salmonella enterica.
Известно, что биопленки микроорганизмов обладают повышенной устойчивостью к стрессовым факторам. Среди абиотических экологических факторов, влияющих на биопленкообразование бактерий, наиболее исследованными являются температура и соленость [1, 2, 3, 4, 5, 6].
Исходя из этого, целью данного сообщения стала оценка многофакторного воздействия на формирование биопленок Salmonella enterica. В качестве условий внешней среды были взяты наиболее исследованные: питание, соленость среды и температура. Материалы и методы исследования В качестве объектов исследования были взяты 4 штамма Salmonella enterica (S24581, S24585, S1893, S118) из коллекции НИИ эпидемиологии и микробио-
логии им. Г.П. Сомова. Изучение влияния температуры проводили при 8, 20 и 37°С, солености - 0, 17 и 34%о (соленость морской воды). В качестве источника питания использовали глюкозу в концентрации 0,1, 0,5 и 1 %. Наблюдения проводили в течение 3 суток.
Для образования биопленок тестируемых микроорганизмов культивирование проводили в стандартных 96 луночных планшетах. Интенсивность формирования биопленок фиксировали с помощью метода G.D. Christensen в модификации с использованием красителя генциан виолет, измеряя оптическую плотность при ^=540 нм [8].
Для обработки результатов опытов применяли традиционные методы математической статистики: корреляционный, регрессионный и дисперсионный
Materials of the Scientific and Practical Conference «Fundamental Far Eastern science for medicine» •
анализы. Для выяснения точных количественных характеристик изменений случайных величин применяется регрессионный анализ, сочетающий методы наименьших квадратов и статистической оценки параметров уравнения регрессии [9, 10].
Все эксперименты повторяли не менее чем в 5-и независимых опытах с 3 параллельными измерениями в каждом. Для статистической обработки полученных данных использовали пакет программ Excel. Выводы сделаны при вероятности безошибочного прогноза Р>0,95.
Результаты и обсуждение
Повышение уровня питания приводит к снижению уровня различий в интенсивности биопленкоо-бразования штамма S24581 в зависимости от других факторов. При концентрации глюкозы 1% можно выделить только 1 пик увеличения интенсивности биопленкообразования, а при 0,1% таких пиков 4.
Наиболее благоприятными условиями для образования биопленок S. enterica S24581 являются: концентрация глюкозы 1%, соленость 3,4%о и температура 8°С. При снижении количества глюкозы интенсивность биопленкообразования начинает смешаться в область более высоких температур. При концентрации глюкозы 0,1% наиболее активно биопленки формируются при температуре 37°С и солености 17%о.
При анализе влияния взаимодействия факторов на формирование биопленок у штамма S24585 S. enterica выявлена та же тенденция, что и у штамма S24581. Повышение уровня питание приводит к снижению уровня различий в интенсивности био-пленкообразования в зависимости от других факторов. Однако распределение минимумов и максимумов было несколько иное.
Наиболее благоприятным сочетанием факторов для биопленкообразования в данном случае является высокая соленость, интенсивное питание и низкая температура (34%о, 1% глюкозы, 8°С). Так же как и у штамма S24581, снижение концентрации глюкозы ведет к увеличению интенсивности формирования биопленок штамма S24585 при высоких температурах. Так при концентрации глюкозы 0,1% независимо от показателя солености с наибольшей скоростью процесс биопленкообразования идет при 37°С.
Штамм S1893, вероятно, менее чувствителен к питанию, чем штаммы сальмонелл, о которых было сказано выше. При колебании концентрации глюкозы с 1 до 0,5% количество пиков максимума био-пленкообразования варьируется не значительно, тогда как при снижении концентрации глюкозы до 0,1% приводит к их увеличению в 3 раза.
Наиболее благоприятными условиями для био-пленкообразования S. enterica S1893 являлись: средний уровень температуры (20°С), низкая соленость (0%о) и максимальное питание (1% глюкозы).
Понижение концентрации глюкозы также как и в 2 предыдущих случаях ведет к увеличению интенсивности образования биопленок при более высоких температурах.
Исследование штамма S118 показало, что наиболее интенсивно биопленкообразование идет при концентрации глюкозы 0,5%, низкой солености и средней температуре (20°С). При концентрации 1 и 0,5% глюкозы в среде формирование биопленок происходит при солености 34%о и температуре 8°С. При понижении концентрации глюкозы наиболее интенсивно биопленкообразование идет при температуре 37°С и солености 17 и 34%о.
Таким образом, проведенное исследование позволяет сделать следующие выводы.
При оптимальном уровне питания происходит выравнивание интенсивности биопленкообразова-ния вне зависимости от температуры и от солености. В некоторых случаях при максимальном уровне питания возможен всплеск активности формирования биопленок в крайних значениях некоторых факторов (низкой температуре или высокой солености).
Оптимумы сочетания факторов у S. enterica являются штаммозависмыми.
При лимитирование питания S. enterica происходит смещение увеличения интенсивности биоплен-кообразования в сторону более высоких температур.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Финансирование. Исследование выполнено без привлечения спонсорских средств.
ЛИТЕРАТУРА
1. Гринечева Н.С., Стрельцова Д.А., Петрищева М.С. и др Эндо- и экзогенные регуляторы формирования бактериальных биопленок антибиотикорези-стентности / Наука - XXI век: сборник материалов международной научной конференции 27-28 февраля 2015 г. M.: С. 22-33.
2. Мальцева С.В., Мансурова Г.Ш. Что такое биопленка? // Практическая медицина, 2011; 5 (53): 7-10.
3. Терентьева Н.А., Тимченко Н.Ф., Рассказов В.А. Исследование влияния биологически активных веществ на формирование бактериальных биопленок // Здоровье. Медицинская экология. Наука. 2014; 57(3): 54-55.
4. Cochis A., Azzimonti B., Della Valle C., et al. The effect of silver or gallium doped titanium against the multidrug resistant Acinetobacter baumannii // Biomaterials, 2016; 80: 80-95.
5. Lee J.-H., Kim Y.-G., Lee K., et al. Temperature-dependent control of Staphylococcus aureus biofilms and virulence by thermoresponsive oligo (N-vinylcap-rolactam). Biotechnology and Bioengineering, 2015; 112(1.4): 716-724.
HEALTH. MEDiCAL ECOLOGY. SCiENCE 3 (70) - 2017 45
Материалы Научно-практической конференции «Фундаментальная дальневосточная наука - медицине»
6. Yang Y., Miks-Krajnik M., Zheng Q., et al. Biofilm formation of Salmonella enteritidis under food-related environmental stress conditions and its subsequent resistance to chlorine treatment. Food Microbiology, 2016; 54: 98-105.
7. Stanley N.R., Lazazzera B.A. Environmental signals and regulatory pathways that influence biofilm formation. Mol. Microbiol., 2004; 52(4): 917-924.
8. Aoudia N., Rieu A., Briandet R., et al. Biofilms of Lactobacillus plantarum and Lactobacillus fermentum: Effect on stress responses, antagonistic effects on patho-
gen growth and immunomodulatory properties. Food Microbiology, 2016; 53: 51-59.
9. Christensen G.D., Simpson W.A., Younger J.J., et al. Adherence of coagulase-negative staphylococci to plastic tissue culture plates: a quantitative model for the adherence of staphylococci to medical devices. J Clin Microbiology, 1985; 22(6): 996-1006.
10. Джашеев К.А.-М., Джашеева З.А.-М. Номо-граммный метод анализа результатов многофакторного эксперимента // Современные наукоемкие технологии. 2008; 8: 19-28.
Сведения об авторах
Пономарева Анна Леонидовна - научный сотрудник экологии патогенных бактерий, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии имени Г.П. Сомова», e-mail: giston@list.ru;
Бузолева Любовь Степановна - д.б.н., главный научный сотрудник экологии патогенных бактерий, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии имени Г.П. Сомова», e-mail: buzoleva@mail.ru.
© Коллектив авторов, 2017 г. doi: 10.5281/zenodo.817853
УДК 577.2:577.21+616.981.21/.958.7
Ф.Н. Шубин, А.В. Раков, А.С. Соловьева
плазмида p30 и её участие в формировании плазмидных типов
salmonella ENTERITIDIS
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии имени Г.П. Сомова», Владивосток
Цель. Изучение биологических особенностей штаммов Salmonella Enteritidis, содержащих плазмиду р30, и молекулярной эпидемиологии сальмонеллеза, вызванного плазмидными типами микроба, включающими эту плазмиду. Материалы и методы. Изучена плазмидная характеристика штаммов Salmonella Enteritidis, выделенных от 11873 больных из 7 краев и областей Сибирского и Дальневосточного федеральных округов и из 381 пробы пищевых продуктов. Определение спектра плазмид - по методу Kado C.I. и Liu S.T., (1981). Результаты. Установлено, что среди штаммов микроба, выделенных от больных, 6,2% культур, а среди выделенных из продуктов 3,1% культур содержали плазмиды р30 с молекулярной массой около 48000 п.о. Показано, что плазмиды р30 российских штаммов микроба родственны между собой, и они родственны плазмиде pSE34 по присутствию в них двух исследованных генов pir и pilX6. Выводы. Получены данные, позволяющие считать, что плазмиды р30, как и pSE34, кодируют систему секреции IV типа у микроба. При этом плазмида р30 не несет детерминант резистентности к антимикробным препаратам.
Ключевые слова: Salmonella Enteritidis, плазмидный анализ, плазмида p30.
F N. Shubin, A.V. Rakov, A.S. Solovyeva
plasmide p30 and its participation in formation of plasmid types
salmonella ENTERITIDIS
Somov Institute of Epidemiology and Microbiology, Vladivostok, Russia
Aims. Study of biological features of Salmonella Enteritidis strains containing plasmid p30 and molecular epidemiology of salmonellosis caused by plasmid types including this plasmid. Materials and methods. The plasmid characterization of Salmonella Enteritidis strains isolated from 11873 patients from 7 regions of the Siberian and Far Eastern Federal Districts and from 381 food samples was studied. Determination of the plasmid profiles by the method of Kado C.I., Liu S.T., (1981). Results. It was found that among the strains of the microbe isolated from patients of 6.2% of the strains, and among the isolated from products, 3.1% of the strains contained plasmids p30 with a molecular weight of about 48,000 bp. It is shown that the plasmids p30 of Russian strains of the microbe are related to each other and they are related to plasmid pSE34 by the presence of the two genes pir and pilX6 in them. Conclusions. Data have
