Научная статья на тему 'Взаимодействие Yersinia pseudotuberculosis с каллусами Panax ginseng C. A. Mey'

Взаимодействие Yersinia pseudotuberculosis с каллусами Panax ginseng C. A. Mey Текст научной статьи по специальности «Биотехнологии в медицине»

CC BY
62
19
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
YERSINIA PSEUDOTUBERCULOSIS / БИОПЛЕНКА / PANAX GINSENG C.A. MEY

Аннотация научной статьи по биотехнологиям в медицине, автор научной работы — Тимченко Нэлли Федоровна, Елисейкина Марина Геннадьевна, Чернодед Галина Кирилловна, Грищенко Ольга Вадимовна, Булгаков Виктор Павлович

С целью исследования характера взаимодействий возбудителей сапронозов с женьшенем были проведены микробиологические и морфологические исследования. С помощью сканирующей электронной микроскопии в динамике 3 и 10 суток при температуре 25°C проведено изучение влияния Yersinia pseudotuberculosis на культуру клеток наземных растений Panax ginseng C.A. Mey. Результаты свидетельствуют о том, что в этих условиях в контроле каллусы женьшеня росли интенсивно. После контакта с бактериями рост клеток женьшеня прекращался, они приобретали серый цвет. При этом микроорганизмы сохраняли жизнеспособность и формировали биопленки на Panax ginseng C.A. Mеy.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по биотехнологиям в медицине , автор научной работы — Тимченко Нэлли Федоровна, Елисейкина Марина Геннадьевна, Чернодед Галина Кирилловна, Грищенко Ольга Вадимовна, Булгаков Виктор Павлович

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

Interaction of Yersinia pseudotuberculosis with calluses Panax ginseng C.A. Mey

We studied the interaction of Yersinia pseudotuberculosis with a cell culture of terrestrial plants Panax ginseng C.A. Mey using scanning electron microscopy in dynamics of 3 and 10 days at a temperature of 25°C. The results indicate that under these conditions in the control the ginseng calli grew intensively. The growth of ginseng cells stopped upon contact with bacteria and they acquired a gray color. However, the microorganisms remained viable and formed biofilms on P. ginseng C.A. Mey.

Текст научной работы на тему «Взаимодействие Yersinia pseudotuberculosis с каллусами Panax ginseng C. A. Mey»

© Коллектив авторов, 2019 г. doi: 10.5281/zenodo.3559604

УДК 631.46:579.64:574.38

Н.Ф. Тимченко1, М.Г. Елисейкина3, Г.К. Чернодед2, О.В. Грищенко2, В.П. Булгаков2 ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ YERSINIA PSEUDOTUBERCULOSIS С КАЛЛУСАМИ PANAX GINSENG C.A. MEY

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

2 ФНЦ Биоразнообразия ДВО РАН, Владивосток

3 Национальный научный центр морской биологии ДВО РАН, Владивосток

С целью исследования характера взаимодействий возбудителей сапронозов с женьшенем были проведены микробиологические и морфологические исследования. С помощью сканирующей электронной микроскопии в динамике 3 и 10 суток при температуре 25°C проведено изучение влияния Yersinia pseudotuberculosis на культуру клеток наземных растений Panax ginseng C.A. Mey. Результаты свидетельствуют о том, что в этих условиях в контроле каллусы женьшеня росли интенсивно. После контакта с бактериями рост клеток женьшеня прекращался, они приобретали серый цвет. При этом микроорганизмы сохраняли жизнеспособность и формировали биопленки на Panax ginseng C.A. Меу.

Ключевые слова: Yersinia pseudotuberculosis, биопленка, Panax ginseng C.A. Mey.

Для цитирования: Тимченко Н.Ф., Елисейкина М.Г., Чернодед Г.К., Грищенко О.Г., Булгаков В.П. Взаимодействие

Yersinia pseudotuberculosis с каллусами Panax ginseng C.A. Mey // Здоровье. Медицинская экология. Наука. 2019; 3(79): 4-7. doi: 10.5281/zenodo.3559604.

Для корреспонденции: Тимченко Нэлли Федоровна, e-mail: ntimch@mail.ru.

Поступила 16.10.19 Принята 19.11.19

N.F. Timchenko1, M.G. Eliseykina1, G.K. Chernoded1, O.G. Grishchenko2, V.P. Bulgakov2 INTERACTION OF YERSINIA PSEUDOTUBERCULOSIS WITH CALLUSES PANAX GINSENG C.A. MEY

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

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

3 FSC Biodiversity FEB RAS, Vladivostok, Russia

We studied the interaction of Yersinia pseudotuberculosis with a cell culture of terrestrial plants Panax ginseng C.A. Mey using scanning electron microscopy in dynamics of 3 and 10 days at a temperature of 25°C. The results indicate that under these conditions in the control the ginseng calli grew intensively. The growth of ginseng cells stopped upon contact with bacteria and they acquired a gray color. However, the microorganisms remained viable and formed biofilms on P. ginseng C.A. Mey.

Key words: Yersinia pseudotuberculosis, биопленка, Panax ginseng C.A. Mey.

For citation: Timchenko N.F., Eliseykina M.G., Chernoded G.K., Grishchenko O.G., Bulgakov VP. Interaction of Yersinia pseudotuberculosis with calluses Panax ginseng C.A. Mey. Health. Medical ecology. Science. 2019; 3(79): 4-7. doi: 10.5281/ zenodo.3559604.

For correspondence: Timchenko N.F., e-mail: ntimch@mail.ru.

Conflict of interests. The authors are declaring absence of conflict of interests. Financing. The study had no sponsor support.

Received 16.10.19 Accepted 19.11.19

Согласно современному представлению, по основному экологическому признаку - резервуару возбудителя, инфекционные болезни подразделяются на три группы: антропонозы, зоонозы и са-пронозы [1]. К возбудителям сапронозов [9, 10-15], использующих внешнюю среду, в настоящее время относят, в частности, патогенные виды Yersinia -

Y. pseudotuberculosis и Y enterocolitica. Анализ многочисленных вспышек псевдотуберкулеза показал, что чаще всего факторами передачи бактерий человеку являются овощи и корнеплоды, а также блюда, приготовленные из них, в которых они размножаются и накапливаются в значительных количествах, поддерживая высокую степень вирулентности [4].

К настоящему времени охарактеризованы важные аспекты взаимоотношений Y pseudotuberculosis и других представителей энтеробактерий с наземными растениями, однако остались без ответа многие вопросы, касающиеся их жизнеспособности в этой среде [7, 6].

Цель работы: с помощью сканирующей электронной микроскопии исследовать характер взаимодействия Y pseudotuberculosis, возбудителя сапроно-зов, с каллусной культурой клеток женьшеня Panax ginseng С.А. Mey.

Материалы и методы

В работе использован штамм Y pseudotuberculosis 512-1b серотипа, pYV+, 82MD+, изолированный от больного (коллекция НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Г.П.Сомова), а также каллусы женьшеня Panax ginseng С.А. Mey линии 1с, полученные в 1988 г. из побегов двухмесячных растений группой биоинженерии ФНЦ Биоразнообразия ДВО РАН (БПИ ДВО РАН) [2]. Линия 1с была внесена в коллекцию клеточных культур высших растений (Институт физиологии растений, Москва), как источник гинзенозидов.

Клетки выращивали на агаризованной питательной среде W4CPA, содержащей микро- и макросоли по прописи Murashige и Skoog (1962 г.) [49] с дополнительными компонентами [3], либо в суспензионном варианте среды W4CPA. Она представляет собой среду для роста растений, используемую в лабораториях для выращивания культуры растительных клеток и содержит 0,4 мг/л 4-хлорофеноксиук-сусной кислоты в качестве регулятора роста. Среда W4CPA и ее модификации наиболее часто используется в лабораторных экспериментах на культуре растительных тканей [3, 4].

Перед исследованиями бактерии культивировали на питательном агаре (рН 7,1-7,2) при температуре 18-20°С в течение суток. Затем микроорганизмы в концентрациях 102, 103, 104 мк в объеме 100 мкл наносили на поверхность каллусов женьшеня. Каллусы с бактериями культивировали в темноте при 25±1°С. Через 3 и 10 суток отбирали пробы материала и готовили препараты для сканирующей электронной микроскопии. Образцы 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 мин) и промывали в дистиллированной воде в течение 5 час. Затем образцы обезвоживали в серии разведений этанола и помещали в ацетон. Пробы высушивали в критической точке 2 час, закрепляли на столиках для СЭМ, используя двустороннюю ленту, и напыляя хромом толщиной 10-15 нм (Q150 TES. Quorum Technologies). Приготовленные препараты

Microbiology and Virology •

анализировали с использованием сканирующего электронного микроскопа Evo 40 (Carl Zeiss). Разгонное напряжение составило 29 кВ.

Результаты и обсуждение

В процессе выполнения работы установлено, что уже через 3 суток контакта Y. pseudotuberculosis с каллусами женьшеня клетки прекращали рост и приобретали серый оттенок (рис.1, А). В это же время в контрольных образцах каллусы интенсивно росли и имели ярко желтый цвет (рис. 1, Б).

А Б

Рис. 1. Каллусы женьшеня: опыт (А) c Y. pseudotuberculosis и контроль (Б) без бактерий

Результаты ранее проведенных бактериологических исследований свидетельствуют о том, что Y pseudotuberculosis интенсивно размножались в течение первых 3-4 сут после внесения их в каллусы женьшеня [10]. Авторы выявили, что за это время число микроорганизмов значительно возросло, по сравнению с исходными показателями. Однако при последующем культивировании их количество резко снизилось, и через 10 сут иерсинии в культуре клеток женьшеня не были обнаружены. При этом отмечена гибель клеток женьшеня.

В представленной работе с помощью сканирующей электронной микроскопии в каллусах P. ginseng во все сроки исследования выявлены Ypseudotuberculosis в биоплёнках [рис. 2, А, Б].

Уже в течение 10 суток совместного культивирования Y pseudotuberculosis образовали биоплёнку на поверхности клеток женьшеня. Она представляла собой разветвленную сеть отростков с расположенными на ней микроколониями бактерий, соединенными контактными отростками (рис. 2, Б-Г). В контроле в этот период времени клетки женьшеня росли и не были повреждены (рис. 2, А)

Рис. 2. Взаимодействие Yersinia pseudotuberculosis с клетками культуры Panax ginseng Mey. А. Контрольная культура. Б-Г. Биопленка, сформированная бактериями на поверхности клеток культуры через 10 суток после заражения

В результате проведенных исследований получены новые данные, свидетельствующие о жизнеспособности и возможности длительного обитания Y. pseudotuberculosis в условиях их ассоциации с культурами клеток растений. Выявлена способность Y. pseudotuberculosis, возбудителя сапронозов, формировать биоплёнки на поверхности каллусов при совместном культивировании в условиях, благоприятных для каллусов женьшеня (P ginseng C.A. Mey), при температуре 25°С. При этом бактерии псевдотуберкулеза в течение 3-10 сут повреждали клетки женьшеня и вызывали их гибель.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

ЛИТЕРАТУРА

1. Беляков В.Д., Голубев Д.Б., Каминский Г.Д. Саморегуляция паразитарных систем - Л.: Медицина, 1987. 188 с.

2. Булгаков В.П., Журавлёв Ю.Н., Козыренко М.М., Бабкина Е.Н., Уварова Н.И., Маханьков В.В. Содержа-

ние даммарановых гликозидов в различных каллусных линиях Panax ginseng C.A. Mey // Растительные ресур-сы,1991; 27: 94-100.

3. Bulgakov V.P., Khodakovskaya M.V., Labetskaya N.V., Chernoded G.K., ZHuravlev Y.N. The impact of plant ю1С oncogene on ginsenoside production by ginseng hairy root cultures // Phytochemistry, 1998; 49(7):1929-1934.

4. Кузнецов В.Г. Об условиях и факторах, способствующих зараженности овощей, корне- и клубнеплодов псевдотуберкулезным микробом // Гигиена и санитария, 1978; 7: 38-41.

5. Литвин В.Ю., Шустрова Н.М., Гордейко В.А., Пушкарева В.А., Мисуренко Е.Н. Экспериментальное изучение иерсиний в растениях // Журн.микро-биол., эпидемиол., иммунобиол., 1991; 9:5-7.

6. Сомов Г.П. Дальневосточная скарлатиноподоб-ная лихорадка. - М.: Медицина. 1979. 184 с.

7. Терских В.И. Сапронозы (о болезнях людей и животных, вызываемых микробами, способными размножаться вне организма во внешней среде, являющейся для них местом обитания // Журн. микробиол.,эпидемиол., иммунобиол. 1958; 8: 118-122.

8. Тимченко Н.Ф., Недашковская Е.П., Долматова Л.С., Сомова-Исачкова Л.М. Токсины Yersinia pseudotuberculosis. - Владивосток, 2004. 220 c.

9. Adcox HE., Vasicek E.M., Dwivedi V., et al. Salmonella extracellular matrix components influence biofiulm formation and gallbladder colonization // Infec. Immun., 2016; 84(11):3243-3251.

10. Murashige T., Skoog F. A Revised Medium for Rapid Growth and Bio Assays with Tobacco Tissue Cultures // Physiologia Plantarum. 1962; 15(3): 473-497.

11. Borges K.A., Furian T.Q., de Souza S.N., et al. Biofilm formation by Salmonella Enteritidis and Salmo-

Microbiology and Virology •

nella Typhimurium isolated from avian sources in partially related with them in vivo pathogenicity // Microb. Pathog., 2018; 118:238-241.

12. Dinu L.D., Bach S. Induction of viable but non-culturable Escherichia coli 0157:H7 in the phyllosphere of lettuce: a food safety risk factor // Appl. Environ/Mi-crobiol., 2011; 77; 8295-8302.

13. Yaron S., Romling U. Biofilm formation by enteric pathogens and its role in plant colonization and persistence // Microbial Biotechnology, 2014; 7(60): 496-516.

14. Hoiby N.A. A short history of microbial biofilms and biofilm infections // APMIS, 2017; 125(4); 272-275.

Сведения об авторах

Тимченко Нэлли Федоровна., д.м.н., профессор, в.н.с. лаборатории молекулярной микробиологии НИИЭМ имени Г.П.Сомова, Владивосток; е-mail ntimch@mail.ru;

Булгаков Виктор Павлович, д.б.н., чл.-корр. РАН, г.н.с. лаб. биоинженерии ФНЦ Биоразнообразия ДВО РАН, Владивосток, e-mail: bulgakov@ibss.dvo.ru;

Елисейкина Марина Геннадьевна, к.б.н., старший научный сотрудник Национального научного центра морской биологии ДВО РАН. Владивосток: e-mail: meliseikina@yandex.ru;

Грищенко Ольга Вадимовна, н.с. лаб. бионанотехнологий и биомедицины, ФНЦ Биоразнообразия ДВО РАН, Владивосток, e-mail: ovgrishchenko@gmail.com;

Чернодед Галина Кирилловна, н.с. лаб. биоинженерии ФНЦ Биоразнообразия ДВО РАН, Владивосток, e-mail: galcher45@rambler.ru.

© Лубова В.А., Леонова Г.Н., 2019 г doi: 10.5281/zenodo.3559632

УДК 619:[579.835.11+579.834.111] (075.8)

В.А. Лубова, Г.Н. Леонова

BORRELIA MIYAMOTOI- НОВЫЙ ВИД СПИРОХЕТЫ, ПАТОГЕННОЙ ДЛЯ ЧЕЛОВЕКА

ФГБНУ «НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Г.П.Сомова», Владивосток, Россия

В настоящее время среди возбудителей природно-очаговых инфекций Borrelia miyamotoi относят к числу новых спирохет, вызывающих у людей клещевые возвратные лихорадки. Показано, что различные генотипы B. miyamotoi встречаются на всем северном полушарии мира, имеют широкий круг переносчиков и теплокровных прокормителей, способствующих циркуляции возбудителя на эндемичных территориях.

Ключевые слова: Borrelia miyamotoi, иксодовые клещи, возвратная клещевая лихорадка, распространение.

Для цитирования: Лубова В.А., Леонова Г.Н. Borrelia miyamotoi - новый вид спирохеты, патогенной для человека // Здоровье. Медицинская экология. Наука. 2019; 3(79): 7-13. doi: 10.5281/zenodo.3559632.

Для корреспонденции: Лубова Валерия А., e-mail: valeri_priority@mail.ru.

Поступила 29.09.19 Принята 23.10.19

V.A. Lubova, G.N. Leonova

BORRELIA MIYAMOTOI - NEW KIND OF SPIROCHETES, PATHOGEN FOR HUMAN

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

Currently, among pathogens of natural focal infections Borrelia miyamotoi is new spirochetes that cause relapsing fevers in humans. It was shown that various B. miyamotoi genotypes are found throughout the northern hemisphere of the world, have a wide range of carriers and warm-blooded feeds, contributing to the circulation of the pathogen in endemic areas.

Key words: Borrelia miyamotoi, ixodid ticks, relapsing fever, circulation.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.