|
|
|
№ 9 (209), 12 октября 2017 г.
Андрей Сергеевич ФАМИНЦЫН (1835–1918),
русский ботаник и общественный деятель. Академик Петербургской АН (1884; адъюнкт с 1878). Основатель (1890) и директор лаборатории анатомии и физиологии растений АН (ныне Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН). Основоположник петербургской школы физиологов растений и автор первого отечественного учебника по физиологии растений (1887). Основные труды по фотосинтезу и обмену веществ в растениях. Развивал теорию симбиогенеза.
Биология
УДК: 631.417.2Галактионова Л.В., Васильченко А.В., Ануфриенко А.А., Терехова Н.А. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ГУМУСНОГО СОСТОЯНИЯ СТЕПНЫХ ЧЕРНОЗЕМОВ В УСЛОВИЯХ ЗАЛЕЖИВ середине прошлого века с целью обеспечения населения страны продуктами питания в стране началась реализация плана экстенсивного развития сельскохозяйственного производства. Только в Оренбургской области с 1954 по 1962 г. было распахано около 2,2 млн га целинных и залежных земель, а общая площадь пашни достигла 6,4 млн га. Вместе с серьезными просчетами в технологии выращивания основных сельскохозяйственных культур чрезмерная распашка степных черноземов вызвала развитие ряда деградационных процессов, таких как дегумификация, обесструктуривание, переуплотнение, эрозия почв, что сопровождалось прогрессирующим снижением их плодородия. Однако в конце двадцатого века в стране произошли значительные политические и экономические преобразования, затронувшие аграрный сектор производства. Одним из его результатов явился перевод более двух миллионов гектар в залежь. Таким образом, впервые за агрикультурный период ранее пахотные территории оказались в условиях небывалого по масштабам природного эксперимента по естественному восстановлению черноземов. Изучение состояния степных черноземов в условиях залежи показало изменение содержания гумуса с 2,79 до 4,1 %, его запасов до 88,9 % относительно целинного участка. Доли гуминовых кислот увеличились до 39,6 %, глубины гумификации — до 2,33. Исследования позволили сделать вывод о том, что система показателей гумусного состояния почв показала высокую чувствительность к прекращению пахотного использования и может быть рекомендована как диагностический показатель для оценки степени естественного восстановления почвенного покрова степи. Ключевые слова: тренд развития, залежь, органическое вещество почв, черноземы.
УДК: 57.044Елизарьева Е.Н., Янбаев Ю.А., Редькина Н.Н., Кудашкина Н.В., Байков А.Г. ОЦЕНКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ В ЗОНЕ ВЛИЯНИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ОТРАСЛИПроанализированы валовые содержания тяжелых металлов в почвах, отобранных в зоне влияния ЗАО «Карабашмедь», АО «Саткинский чугуноплавильный завод» и ОАО «Учалинский горно-обогатительный комбинат». Установлено превышение нормативов по всем металлам, кроме марганца. На исследуемых почвах был опробован метод фиторемедиации — поглощение тяжелых металлов из почвы растениями. Показано, что после выращивания растений в почвах снизилось содержание железа, цинка и меди. Оценка степени загрязнения почв каждым из анализируемых металлов с помощью коэффициента концентраций показала, что в изучаемых почвах до посадки растений валовое количество большинства металлов находится в пределах природной флюктуации. Установлены слабый уровень загрязнения почвы кадмием (Учалы), умеренное загрязнение — медью (Учалы) и цинком (Карабаш), сильное загрязнение — кадмием и медью (Карабаш). В результате применения фиторемедиационной технологии значительно снизились коэффициенты концентрации по железу, цинку и меди. Причем по содержанию меди почва Учалов перешла из категории умеренного загрязнения в категорию слабого загрязнения. Для оценки многоэлементного воздействия проведены расчеты уровня загрязнения тяжелыми металлами с помощью показателя Саета и показателя, предложенного Ю.Н. Водяницким, учитывающего разную токсичность тяжелых элементов и основанного на подсчете средних геометрических значений коэффициентов концентрации. Показано, что применение фиторемедиационной технологии способствует снижению уровня суммарного загрязнения почв тяжелыми металлами.Ключевые слова: тяжелые металлы, почва, токсичность, суммарное химическое загрязнение, фиторемедиация.
УДК: 535.317Закируллин Р.С., Оденбах И.А. ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ СМАРТ-ОКОН С УЧЕТОМ ГЕОГРАФИЧЕСКИХ КООРДИНАТ ЗДАНИЯПредставлены результаты расчета оптимального угла наклона решеток оптического фильтра для смарт-окон с угловым селективным светопропусканием при двойном остеклении, при постоянном азимуте ориентации окон по сторонам света, для разных географических широт при одинаковой долготе здания. Для сравнения, расчеты проведены для середины самого жаркого периода года и дня с максимальной солнечной радиацией. Проведены также расчеты для городов, находящихся в разных полушариях и имеющих не только разную широту, но и долготу. Угловая селективность светопропускания смарт-окна достигается за счет применения в оконной конструкции оптического фильтра с двумя наклонными поверхностными решетками, состоящими из поглощающих, отражающих или рассеивающих параллельных полос. Показана возможность угловой селективной фильтрации прямого солнечного излучения с учетом географических координат здания, траектории cолнца, сезонного и суточного распределения интенсивности солнечного излучения. Смарт-окна с оптическими фильтрами предназначены для обеспечения гигиенических требований к естественному и искусственному освещению и инсоляции, приведенных в санитарно-эпидемиологических правилах и нормативах СанПиН 2.1.2.2645-10 «Санитарно-эпидемиологические требования к условиям проживания в жилых зданиях и помещениях».Ключевые слова: солнечная радиация, оптический решеточный фильтр, угловая селективная характеристика, направленное светопропускание, оптимальный угол наклона, широта, долгота, гигиенические нормы.
УДК: 631.48Козленко Е.А., Укенов Б.С. ЕСТЕСТВЕННОЕ ВОССТАНОВЛЕНИЕ СВОЙСТВ ЛЕСОСТЕПНЫХ И СТЕПНЫХ ЧЕРНОЗЕМОВ ЗАУРАЛЬЯ ПОД МНОГОЛЕТНЕЙ ЗАЛЕЖЬЮДлительное хозяйственное использование почв становится важным фактором изменения их плодородия и охватывает весь процесс почвообразования. Изучение направленности изменений агрофизических, агрохимических, физико-химических свойств является одной из ключевых задач для восстановления и стабилизации почвенного плодородия. Влияя на естественные условия окружающей среды, человек изменяет основные свойства и направление развития почв. Процессы почвообразования связаны с естественной продуктивностью почв, климатическими условиями и антропогенными факторами. Почвы залежей являются объектом исследования восстановления основных свойств почв, так как уже через 10 лет восстанавливается естественная растительность и улучшаются показатели плодородия: увеличивается содержание гумуса, улучшается агрегатное состояние и, как следствие, улучшаются основные агрофизические и агрохимические свойства. Объектом изучения явились пашня и залежь, занятые черноземами обыкновенными и выщелоченными. Исследования проводились на территории Челябинской области. Анализ плотности почв свидетельствует о возрастании плотности с увеличением глубины. Почвы пашни переуплотнены, а плотность почв залежи ниже. Увеличение процента агрономически ценных агрегатов с 50 до 58 % показывает тенденцию к восстановлению структуры почв залежи. На залежных участках установлена увеличенная масса растительности, по сравнению с почвами пашни в 2 раза. Определение биологической активности по интенсивности разложения льняной ткани показало, что на черноземах выщелоченных скорость разложения ткани на залежи на 4 % выше, чем на пашне, на черноземах обыкновенных изменений не выявлено. Значительные изменения агрофизических и агрохимических показателей почв залежи говорят о естественном восстановлении основных признаков плодородия. Ключевые слова: биологическая активность, плотность, структурное состояние.
УДК: 544.726.2:666.32 (470.56)Кушнарева О.П., Каныгина О.Н. ИОНООБМЕННЫЕ СВОЙСТВА ПРИРОДНОЙ МОНТМОРИЛЛОНИТСОДЕРЖАЩЕЙ ГЛИНЫ ОРЕНБУРГСКОЙ ОБЛАСТИГлины используют в производстве бумаги, красок, для буровых растворов, очистки нефтепродуктов и во многих других направлениях. Проведено множество исследований, посвященных рассмотрению гидрофильных, сорбционных и ионообменных свойств глинистых материалов. Однако сведений о свойствах глин Оренбургской области крайне мало. Интерес представляет изучение ионообменных процессов, протекающих на поверхности природных необогащенных монтмориллонитсодержащих глин Оренбургской области. Исследовано влияние высокотемпературной обработки на рН и ионообменные свойства водных суспензий, содержащих частицы природной глины Оренбургского месторождения размерами от 160 до 630 мкм. С целью разделения физических и химических процессов, протекающих при высоких температурах в частицах глинистых минералов, была проведена серия последовательных ступенчатых обжигов в диапазоне температур от 300 до 900 °С с выдержкой 2 часа при каждой температуре. Значения рН суспензий глины после такого температурного воздействия изменяются немонотонно — от 8,90 в исходном образце до 12,46 после обжига при 900 °С. По результатам потенциометрического титрования рассчитана ионообменная емкость в зависимости от рН. При переходе рН от 3,5 до 7 наблюдается значительное увеличение ионообменной емкости. Переход в щелочную зону резко ослабляет ионообменные свойства глины. В диапазоне рН от 7 до 9 ионообменная емкость снижается и становится незначительной. Температурная обработка не влияет на сохранение ионообменных свойств глины. Полученные результаты объясняются потерями влаги при нагреве и происходящими фазовыми превращениями, а также особенностями химического состава изучаемой глины. Наличие в глине большого количества ионов железа, меди и кобальта в щелочной среде приводит к образованию в структуре монтмориллонита прочных гидроксокомплексов различного состава, которые затрудняют ионный обмен. Ключевые слова: глина, обжиг, кислотность, ионообменные свойства.
УДК: 574.24Мирошникова Е.П., Кван О.В., Сердаева В.А., Мирошникова М.С. ВЛИЯНИЕ ПРОБИОТИЧЕСКИХ ПРЕПАРАТОВ И НАНОМЕДИ НА ГЕМАТОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ КРОВИ ЦЫПЛЯТОбеспечение микробиоты животных в химических элементах решается через введение в рацион минеральных солей отдельных микроэлементов и их комплексов. Однако по мере развития нанотехнологий оказалось более целесообразным комбинировать дачу пробиотических препаратов совместно с ультрадисперсными препаратами микроэлементов. Изучалось совместное применение пробиотика Ветом 1.1. (Bacillus subtilis-штамм ВКПМ В-7092) и ультрадисперсных частиц меди (УДЧ Cu) (d = (55 ± 15) нм) на цыплятах-бройлерах кросса «Смена 8». Контрольная группа получала основной рацион, I опытная дополнительно к основному рациону получала УДЧ Cu в дозировке 1,7 мг/кг корма, II опытная — УДЧ Cu (1,7 мг/кг корма) и Ветом 1.1. (Bacillus subtilis штамм ВКПМ В-7092), в дозе 1,5 мг/кг корма. Как следует из полученных данных, совместное скармливание двух препаратов сопровождалось достоверным повышением содержания общего белка в сыворотке крови, ростом параметров содержания глюкозы. Причем сочетанное действие препаратов сопровождалось достоверным повышением содержания в крови лимфоцитов и лейкоцитов. Комбинированное действие двух препаратов в отличие от группы, получавшей только пробиотик, отличалось увеличением АЛТ. Тогда как скармливание Ветома было сопряжено со снижением этого показателя. Уровень креатинкиназы в возрасте 28 суток был достоверно повышен во II опытной группе. Проведенные исследования позволяют считать перспективным совместное использование УДЧ Cu и пробиотического препарата.Ключевые слова: наночастицы, пробиотик, кровь, морфология, биохимия.
УДК: 612.062Нотова С.В., Кияева Е.В., Ермакова Н.В., Казакова Т.В., Маршинская О.В. ВЗАИМОСВЯЗИ ПСИХОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК С ПОКАЗАТЕЛЯМИ МЕТАБОЛИЗМА СПОРТСМЕНОВ С ОГРАНИЧЕННЫМИ ВОЗМОЖНОСТЯМИСегодня Паралимпийские игры являются крупнейшим событием мирового спорта, что увеличивает уровень конкуренции между участниками. При подготовке спортсменов к играм следует обращать повышенное внимание на их психологическое состояние и ряд показателей метаболизма организма. Используя полученные данные и учитывая их взаимосвязь, можно повысить уровень спортивных достижений и сохранить здоровье паралимпийцев. Проведенное психологическое исследование в целом имело удовлетворительные результаты. Было установлено отсутствие значимых отрицательных эмоций в связи с особенностями физических и психоэмоциональных нагрузок следж-хоккеистов. Это может свидетельствовать о достаточном уровне адаптации спортсменов к тренировочной деятельности. Изучение элементного состава волос показало, что для большинства обследованных спортсменов был характерен избыток P, Na, K, Zn и дефицит Co, Cr, Ca и Se. В биохимических показателях крови выявлены повышенные значения глюкозы, АЛТ, прямого билирубина и щелочной фосфатазы у 40, 33, 47 и 47 % обследованных соответственно. В ходе проведенного корреляционного анализа наибольшая взаимосвязь наблюдалась между изученными психологическими показателями и уровнем Be, Mg, Se, Si, Al и Са в волосах. Большинство показателей психического состояния были достоверно взаимосвязаны с уровнем панкреатической амилазы, γ-ГТ, АСТ, общего белка и глюкозы в крови. Данное исследование свидетельствуют о связи элементного состава волос и биохимических показателей с психологическими характеристиками. Несмотря на то что психологический статус спортсменов был в норме, показатели элементного баланса и биохимического профиля, напротив, имели отклонения, которые в последующем могут приводить к дефицитным проявлениям и росту нервно-психических заболеваний. Поэтому анкетный анализ психологического статуса не может дать полной картины состояния спортсменов, что указывает на необходимость параллельного анализа показателей белкового, углеводного, минерального и липидного обменов и их своевременной коррекции. Ключевые слова: спортсмены, следж-хоккей, биохимические показатели крови, элементный статус, психологические характеристики, адаптация.
УДК: 544.3; 544-971.62; 544.341.2; 542.61Пономарева П.А. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАВНОВЕСНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЭКСТРАКЦИИ ЙОДА СМЕСЯМИ ЭКСТРАГЕНТОВ РАЗЛИЧНОЙ ПРИРОДЫКомплексная переработка бедного минерального и гидроминерального сырья является на сегодняшний день довольно актуальной задачей в связи с различными причинами. Использование новых источников получения ценных компонентов может быть связано с истощением уже имеющихся месторождений, с невозможностью переработки традиционного сырья из-за геополитических, экономических, логистических или иных причин. В силу того, что йод не образует сколько-либо значительных залежей в земной коре в виде минералов, так как является очень подвижным мигрантом, но имеет тенденцию накапливаться в подземных водах вблизи нефтяных и газоконденсатных залежей, использование последних для добычи йода может быть перспективным. Экстракционное извлечение йода из пластовых и буровых вод природного и техногенного происхождения является достаточно эффективным и экономически выгодным процессом. Для изучения процесса экстракции были использованы модельные водные растворы, по составу максимально приближенные к составу природных вод. Были определены основные равновесные параметры процесса экстракции в зависимости от состава экстракционной композиции. Исследовались смеси экстрагентов алифатического ряда — изооктан и циклогексан — и ароматического ряда — бензол и толуол. Минерализация растворов задавалась путем добавления хлорида натрия в интервале концентраций от 0 до 4 моль/л. Содержание йода соответствовало минимальным промышленным концентрациям. В качестве основных методов исследования использовались методы «изомолярных серий» и «переменных объёмов». В ходе исследования было определено, что при соотношении обьёмов органической и водной фаз 1:10 наиболее выраженный синергетный эффект достигается при использовании смеси экстрагентов алифатического и ароматическго рядов в соотношении 7 к 3. Использование смесей такого состава позволяет достичь наибольшего коэффициента распределения и степени извлечения.Ключевые слова: йод, экстракция, синергетный эффект, равновесие, степень извлечения, коэффициент распределения.
УДК: 543.3: 543.393: 576.524Романенко Н.А., Свиридова Т.Г., Сальникова Е.В. АДГЕЗИЯ КЛЕТОК ESCHERICHIA COLI К-12 НА ПОВЕРХНОСТИ ОРГАНОМОДИФИЦИРОВАННЫХ СОРБЕНТОВ НА ОСНОВЕ СИЛИКАГЕЛЯАдгезия клеток микроорганизмов на поверхности органомодифицированных сорбентов для микроэкстракции при работе с растворами, содержащими химические и биологические поллютанты, является обязательным звеном в цепи физико-химических взаимодействий при проведении количественного анализа. При этом вопросы эффективности определения химических аналитов в таких системах часто связаны с ухудшением точности и воспроизводимости аналитического метода. Способствуют этому в первую очередь особенности строения сорбентов — пористость, высокая площадь поверхности, наличие и состав привитых функциональных групп. Так, при подготовке проб воды методом твердофазной микроэкстракции для газохроматографического определения хлорорганических пестицидов (альфа- и гамма-изомеров гексахлорциклогексана (α-ГХЦГ и γ-ГХЦГ) и 4,4-дихлордифенилтрихлорэтана (4,4-ДДТ)), возможна адгезия содержащихся в природных источниках клеток Escherichia coli К-12 как на силикагелях с модифицированной С18-углеводородными группами поверхностью, так и на классическом гранулированном силикагеле марки КСМГ без модификации. Кроме того, изучен вопрос эффективности микроэкстракции пестицидов из модельных растворов, содержащих взвесь клеток E. coli. В результате исследования была показана высокая связывающая способность силикагелей по отношению к микроорганизмам. Рассчитанное время установления сорбционного равновесия не превышало 30 минут, а коэффициент распределения микроорганизмов Vs при использовании немодифицированного силикагеля был выше, по сравнению с таковым для силикагеля с поверхностью, содержащей привитые функциональные группы С18, что свидетельствует о меньшей адгезивной способности последнего. При совместной сорбции микроорганизмов и хлорорганических пестицидов коэффициент распределения существенно не отличался от такового, рассчитанного ранее. При этом показатели эффективности извлечения 4,4-ДДТ уменьшались на фоне незначительного изменения степени извлечения изомеров ГХЦГ. Таким образом, представляется возможной ситуация совместной сорбции изученных пестицидов и клеток E. coli без потерь для качества анализа.Ключевые слова: органомодифицированный силикагель, адгезия, Escherichia coli К-12, хлорорганические пестициды, экстракция.
УДК: 579.842.14:576.893.12Балкин А.С., Черкасов С.В. МОДЕЛЬ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ АCANTHAMOEBA CASTELLANII C БАКТЕРИЯМИ SALMONELLA ENTERICA SEROVAR ТYPHIMURIUM 14028SСпособность сальмонелл выживать и размножаться внутри клеток свободноживущих амеб обеспечивает бактериям возможность переживать неблагоприятные условия окружающей среды. Однако многие аспекты, связанные с выживанием сальмонелл в окружающей среде и взаимодействием с эукариотами, остаются малоизученными.
Изучено взаимодействие Salmonella enterica serovar Typhimurium 14028S с клетками свободноживущих амеб Acanthamoeba castellanii. Установлено, что бактерии данного штамма способны проникать и выживать внутри фагосом A. castellanii. Большая часть сальмонелл поглощается клетками амеб в течение первого часа сокультивирования. Цитотоксический эффект сальмонелл наблюдается в отношении акантамеб после 8 часов сокультивирования и достигает максимума через 16 часов.
Разработанная модель взаимодействия сальмонелл и акантамеб перспективна для изучения стратегии выживания патогенных микроорганизмов в условиях внешней среды. Данная модель может быть использована для оценки экспрессии генов сальмонелл при фагоцитозе простейшими. Ключевые слова: Salmonella, Acanthamoeba, вирулентность, фагоцитоз.
УДК: 579.61Бекпергенова А.В., Хлопко Ю.А., Иванова Е.В., Перунова Н.Б. ФОРМИРОВАНИЕ АССОЦИАЦИЙ ОБЛИГАТНО-АНАЭРОБНЫХ БАКТЕРИЙ ТОЛСТОГО КИШЕЧНИКА ЧЕЛОВЕКАРассмотрение инфекции как формы симбиотических отношений микроорганизмов и человека позволило обосновать представление об инфекции как модельной системе ассоциативного симбиоза. Микросимбиоценоз является одним из векторов ассоциативного симбиоза, где происходит формирование ассоциаций микроорганизмов с различными типами связей. Значительный вклад в понимание инфекционной симбиологии внесли новые методические подходы с использованием персистентного потенциала микробов в оценке микросимбиоценоза. Изучение механизмов межмикробных взаимодействий показало, что в основе формирования микросимбиоценоза лежат связи, обуславливающие характер взаимоотношений, — синергидные и антагонистические.
Поскольку результаты экспериментов in vitro выявили, что под действием супернатантов происходит в разной степени как увеличение, так и снижение биологических свойств, а также наблюдается отсутствие изменения исследуемых показателей (индифферентный эффект), для установления синергидных и антагонистических связей полученный фактический материал был обработан с помощью дискриминантного анализа, который интегрировал исследуемые свойства: ростовые свойства, биопленкообразование, антилизоцимную активность. Это позволило выделить ассоциации с «синергидным» типом связи: B. bifidum / B. longum; B. longum / E. limosum; E. limosum / B. fragillis; C. perfringens / B. fragilis, и «антагонистическим» — E. limosum / C. perfringens.
В естественных условиях подавляющее большинство микроорганизмов существует в виде ассоциаций, формирование которых дает определенное преимущество членам микробного сообщества при выживании в различных биотопах организма человека. Проведенные исследования позволили установить, что помимо ростовых свойств в ассоциациях облигатно-анаэробных бактерий происходит изменение биологических свойств (биопленкообразование, антилизоцимная активность), составляющих системообразующий фактор микросимбиоценоза, что вносит вклад в понимание механизмов формирования ассоциативного симбиоза человека и может иметь значение при создании микробных композиций новых синбиотиков.Ключевые слова: облигатно-анаэробные бактерии, межмикробные взаимодействия, антилизоцимная активность, биопленкообразование, ростовые свойства, ассоциативный симбиоз.
УДК: 579.61, 579.62Здвижкова И.А., Андрющенко С.В. СКРИНИНГ ГЕНЕТИЧЕСКИХ ДЕТЕРМИНАНТ ПАТОГЕННОГО ПОТЕНЦИАЛА ЭНТЕРОБАКТЕРИЙВ настоящее время для определения микробиологической безопасности объектов окружающей среды необходима экспертиза, проведение которой занимает несколько суток в случае бактериологического метода. В результате проведения исследований по существующим методикам проводится только видовая идентификация микроорганизмов или, в лучшем случае, определение факторов вирулентности, безусловно-патогенных микроорганизмов. Поэтому в настоящее время актуальной задачей становится не только выявление патогенных и условно-патогенных видов микроорганизмов, но и одномоментное определение их болезнетворного потенциала; прежде всего — основных факторов персистенции микроорганизмов по отношению к организму хозяина. Проведение скрининга исследуемых генетических детерминант среди 30 штаммов Escherichia coli и Klebsiella pneumoniae выявило один штамм Escherichia coli, несущий оба гена детерминанты гемолитической активности, а также ген энтеротоксина С, три штамма Escherichia coli, несущих выявляемые в нашей работе маркеры продукции аэробактина, и один штамм-носитель маркерных генов колибактина. Установлено, что три штамма Klebsiella pneumoniae, охарактеризованные ранее как носители мегаплазмиды вирулентности, демонстрируют одновременное наличие всех выявляемых генов трех детерминант персистенции: аэробактина, колибактина и периплазматического ингибитора лизоцима.
Проведенные исследования позволили установить, что распространенность известных штаммов-носителей генетических маркеров известных детерминант персистенции и патогенности энтеробактерий в кишечной микробиоте клинически здоровых обследуемых лиц не превышает 10 %. При этом наблюдается сцепленность нескольких детерминант различной природы у выявленных штаммов-носителей, включая маркер гемолитической активности. Последний факт дополняет данные, полученные в отношении факторов вирулентности диареегенных эшерихий, позволяя разделить перечень маркеров высоковирулентных и условно-патогенных генетических профилей энтеробактерий.
Кроме того, разработанная тест-система позволит одновременно выявлять генетические маркеры пяти известных детерминант персистенции условно-патогенных энтеробактерий с использованием единого алгоритма амплификации, что существенно упрощает процедуру анализа.Ключевые слова: энтеробактерии, ПЦР-анализ, патогенный потенциал.
УДК: 579.61Карташова О.Л., Пашкова Т.М., Пашинина О.А. ВЛИЯНИЕ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ПРЕПАРАТОВ РАСТИТЕЛЬНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ НА АНТИЛИЗОЦИМНУЮ АКТИВНОСТЬ ПРИОРИТЕТНЫХ ВИДОВ УРОФЛОРЫ, ВЫДЕЛЕННОЙ ОТ БОЛЬНЫХ МОЧЕКАМЕННОЙ БОЛЕЗНЬЮОдним из часто встречающихся урологических заболеваний является мочекаменная болезнь, при терапии которой применяют лекарственные препараты растительного происхождения, эффективные при наличии ассоциированного с заболеванием воспалительного процесса в мочевыводящих путях. Установлена патогенетически обусловленная взаимосвязь между наличием мочевых камней и возникновением хронической мочевой инфекции, при которой возбудитель обладает набором персистентных свойств, позволяющих ему длительно сохраняться в организме хозяина. Фитопрепараты оказывают различное влияние на организм, что обусловлено биологически активными веществами, которые входят в их состав. Вместе с тем не изучено воздействие лекарственных препаратов растительного происхождения на персистентный потенциал микроорганизмов, в частности антилизоцимную активность, являющуюся одним из значимых его факторов.
В связи с этим, в эксперименте in vitro изучено влияние ряда фитопрепаратов, различающихся по составу и используемых для лечения и профилактики инфекций мочевой системы, на антилизоцимную активность приоритетных видов урофлоры, выделенной от больных мочекаменной болезнью (P. aeruginosa и E. coli). Изучение возможности регуляции фитопрепаратами антилизоцимного признака бактерий в эксперименте in vitro позволило выявить их однонаправленное ингибирующее действие и установить, что максимальное снижение антилизоцимной активности у P. aeruginosa происходило под действием препарата Гентос, а у E. coli — Канефрона.
Таким образом, выявленная способность фитопрепаратов однонаправленно снижать антилизоцимную активность псевдомонад и эшерихий в условиях in vitro может рассматриваться в качестве одного из возможных механизмов их биологической активности in vivo. Ключевые слова: лекарственные препараты растительного происхождения, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, антилизоцимная активность, мочекаменная болезнь.
УДК: 579.62Климова Т.А., Барышева Е.С., Морозова Н.В., Коробова И.В. ПРИМЕНЕНИЕ ПРОБИОТИЧЕСКИХ ПРЕПАРАТОВ НА ОСНОВЕ БАКТЕРИЙ РОДА BACILLUS В СИСТЕМЕ ДОСТАВКИ ЖЕЛЕЗА И ЦИНКА В ОРГАНИЗМ ЛАБОРАТОРНЫХ ЖИВОТНЫХИсследования в области дефицитов железа и цинка обусловлены высокой распространенностью железодефицитных и дефицитных состояний цинка по данным официальной статистики Министерства здравоохранения РФ. Известно, что металлы по сравнению с другими элементами имеют способность к биоаккумуляции. Микроорганизмы способны извлекать и концентрировать металлы, в частности данной способностью обладают микроорганизмы, которые входят в состав пробиотических препаратов на основе бактерий рода Вacillus.
Изучены возможности доставки железа и цинка в организм лабораторных животных с применением пробиотических препаратов на основе бактерий рода Bacillus. В качестве пробиотических штаммов выступали живые и инактивированные бактерии рода Bacillus: B. subtilis 534, B. cereus 5832, В. licheniformis 7038 и В. subtilis 7048. Полученные данные свидетельствуют о том, что в системе доставки железа наиболее эффективными из исследуемых пробиотических штаммов являются инактивированные В. licheniformis 7038 и В. subtilis 7048 (увеличение содержания железа в кожном покрове лабораторных животных на 31,7 %, в костной ткани — 80,8 %, в мышечной ткани — 75,9 %). В системе доставки цинка наиболее эффективным оказался штамм B. subtilis 534, при этом содержание цинка в кожном покрове лабораторных животных увеличилось на 60 %, в костной ткани на 78,5 %, в мышечной ткани на 43,6 %. В системе доставки железа наиболее эффективным из исследуемых препаратов является «Ветом-2», а наименее эффективным — «Споробактерин».
В системе доставки цинка наиболее эффективным является «Споробактерин», а наименее эффективным — «Бактисубтил». Ключевые слова: железо, цинк, пробиотические штаммы, доставка.
УДК: 619:579Кочкина Е.Е., Пашкова Т.М., Сычева М.В., Карташова О.Л. ХАРАКТЕРИСТИКА БИОПРОФИЛЕЙ БАКТЕРИЙ РОДА ENTEROCOCCUS, ВЫДЕЛЕННЫХ ОТ ЖИВОТНЫХВозросшее клиническое значение энтерококков актуализирует вопрос о безопасности их использования в качестве противоинфекционных биопрепаратов пробиотической направленности и диктует необходимость поиска алгоритма для эффективной дифференциации клинически значимых штаммов от представителей мутуалистической микробиоты.
Изучены биологические свойства бактерий рода Enterococcus, изолированных из фекалий клинически здоровых продуктивных животных и от животных с инфекционно-воспалительными заболеваниями. Определены биопрофили, характеризующие патогенные и непатогенные изоляты. Помимо генетических детерминант факторов вирулентности у штаммов, выделенных при патологии, обнаружены гемолитическая, желатиназная активности и факторы персистенции (АЛА, АКрА) с более высокими значениями признаков, чем у фекальных культур. Штаммы, изолированные из кишечника здоровых животных, характеризовались высокой активностью протеаз и не обладали способностью формировать биопленки.
Полученные результаты могут быть использованы для дифференциации патогенных вариантов Enterococcus spp. от симбиотических культур, входящих в состав кишечной нормобиоты.Ключевые слова: Enterococcus sрp., дифференциация, факторы вирулентности, факторы персистенции, полимеразная цепная реакция.
УДК: 579.262: 579.64:631.46Лавина А.М., Хакимова Л.Р., Матниязов Р.Т., Вершинина З.Р., Баймиев Ал.Х. ПОЛУЧЕНИЕ РЕКОМБИНАНТНЫХ ПО ГЕНАМ PSSA И ROSR РИЗОБИАЛЬНЫХ ШТАММОВ, МЕЧЕННЫХ ФЛУОРЕСЦЕНТНЫМ БЕЛКОМ GFPУстановление специфичных симбиотических отношений между ризобиями и бобовыми растениями представляет собой сложный процесс, требующий обмена сигнальными молекулами-посредниками между обоими партнерами. Выделяемые корнями бобовых растений флавоноиды индуцируют у ризобий экспрессию генов клубенькообразования — Nod-факторов. Синтез Nod-факторов необходим, но недостаточен для морфогенеза эффективных фиксирующих азот клубеньков, так как не менее важным фактором при формировании клубеньков является синтез ризобактериями экзополисахаридов (ЭПС), которые играют решающую роль в симбиотических взаимодействиях клубеньковых бактерий с бобовыми растениями. Кроме того, в свободноживущих клетках ризобий ЭПС отвечают за прикрепление к абиотическим и биотическим поверхностям и за формирование биопленок, обеспечивающих адаптацию бактерий к изменяющимся условиям окружающей среды. В настоящее время формирование биопленок ризобиями и взаимосвязь этого процесса с эффективным клубенькообразованием интенсивно изучается. Особого внимания заслуживает ген rosR, который кодирует транскрипционный регулятор, участвующий в биосинтезе ЭПС, а также ген pssA, ответственный за инициацию процесса биосинтеза ЭПС в ризобиях.
Для исследования генов, ответственных за синтез ЭПС, в рамках их воздействия на формирование биопленок ризобиями, в частности в искусственных симбиотических системах, где большую роль играет колонизация корней растений, необходима визуализация взаимодействия азотфиксирующих бактерий с корнями растений. В виду этого целью данной работы являлось получение рекомбинантных по генам pssA и rosR ризобиальных штаммов, меченных флуоресцентным белком GFP. Для этого была получена генно-инженерная конструкция, содержащая ген флуоресцентного белка GFP, который служит для визуализации взаимодействия ризобий с корнями растений. Было проведено клонирование генов pssA и rosR в плазмиду pJB658GFP, трансформация данной конструкцией ризобий и микроскопическое исследование полученных рекомбинантных штаммов.
Показано, что рекомбинантные ризобиальные штаммы с дополнительной копией гена pssA и rosR характеризуются большим ослизнением клеточных стенок по сравнению с дикими штаммами, что указывает на их большую выработку экзополисахаридов и, как следствие, указывает на повышение конкурентоспособности штаммов.Ключевые слова: R. Leguminosarum, ризобии, экзополисахариды (ЭПС), pssA, rosR, биопленка.
УДК: 579.62Пашкова Т.М. ХАРАКТЕРИСТИКА АНТИЦИТОКИНОВОЙ АКТИВНОСТИ ENTEROCOCCUS SPP., ИЗОЛИРОВАННЫХ ОТ ЖИВОТНЫХЭнтерококки являются типичными синантропными микроорганизмами, которые в процессе эволюции хорошо приспособились к выживанию в условиях макроорганизма, в том числе благодаря способности инактивировать факторы врожденного иммунитета. Обладая факторами персистенции, бактерии рода Enterococcus могут выступать в роли этиологического фактора эндогенных инфекционно-воспалительных заболеваний животных, возникающих на фоне снижения естественной резистентности макроорганизма. Характеристике персистентных свойств энтерококков различного происхождения посвящен ряд работ, однако отдельные свойства энтерококков, в частности антицитокиновая активность, еще не охарактеризованы.
В связи с этим изучена антицитокиновая активность микроорганизмов рода Enterococcus, изолированных от здоровых и больных инфекционно-воспалительными заболеваниями (острый и хронический эндометрит, мастит, абсцессы мягких тканей) сельскохозяйственных животных, и показана высокая распространенность признака. Установлен более высокий уровень выраженности антицитокиновой активности в отношении ИЛ-4 и ИЛ-8 у изолятов энтерококков, выделенных при инфекционно-воспалительных заболеваниях по сравнению со штаммами, выделенными из кишечника здоровых животных. Экспрессия антицитокиновой активности у клинических энтерококков была в 1,5–1,7 раз выше, чем у кишечных изолятов (р < 0,05). Данные о высоком уровне выраженности антицитокиновой активности у клинических изолятов энтерококков по сравнению с кишечными свидетельствуют о возможном влиянии их экзометаболитов на локальный цитокиновый баланс, что поддерживает воспалительный процесс.
Таким образом, полученные результаты о модификации энтерококками различного происхождения динамики цитокинов могут быть использованы для дифференциации патогенных штаммов Enterococcus spp.Ключевые слова: Enterococcus spp., антицитокиновая активность, сельскохозяйственные животные, микрофлора кишечника, инфекционно-воспалительные заболевания.
УДК: 579.61; 579.62Полюдова Т.В., Юркина Н.О., Ерошенко Д.В., Коробов В.П. ВЛИЯНИЕ КОМПОНЕНТОВ КРОВИ НА АДГЕЗИОННУЮ АКТИВНОСТЬ НЕТУБЕРКУЛЕЗНЫХ МИКОБАКТЕРИЙВ настоящее время всё чаще у людей со сниженной иммунной компетентностью диагностируются заболевания, вызванные нетуберкулезными видами микобактерий (НТМБ). Наиболее распространенной формой заболеваний, связанных с НТМБ, являются инфекции, вызванные образованием биопленок на поверхности долговременных медицинских устройств. Однако механизмы адгезии НТМБ на абиотических поверхностях при контакте с внутренними средами организма до сих пор остаются неясными.
Изучено влияние плазмы и гемоглобина крови человека, бычьей фетальной сыворотки (ФБС), сывороточного альбумина (БСА), фибронектина, ДНК, а также лизоцима и лактоферрина на адгезию Mycobacterium smegmatis mc2 155, M. smegmatis ГИСК 607, M. avium ГИСК 168 к полистиролу. Результаты показали, что присутствие в среде плазмы (10 %), сыворотки (10 %), альбумина (0,5 мг/мл), лизоцима (0,1 мг/мл) и лактоферрина (0,1 мг/мл) существенно снижали количество закрепленных на полистироле клеток микобактерий всех исследованных штаммов. Наибольший эффект подавления адгезионной активности микобактерий был выявлен в присутствии БСА и ФБС. Внесение ДНК крупного рогатого скота (0,5 мг/мл) в среду инкубации также приводило к значительному снижению количества закрепленных на полистироле бактерий. Однако внесение в среду фибронектина (2,5 мкг/мл) и гемоглобина выявило гетерогенность среди НТМБ по способности связываться с поверхностью полистирола. Так, адгезия M. smegmatis ГИСК 607 и M. avium ГИСК 168 усиливалась в присутствии фибронектина и не изменялась для бактерий M. smegmatis mc2 155. Гемоглобин оказывал как ингибирующее (M. smegmatis mc2 155 и M. avium ГИСК 168), так и стимулирующее (M. smegmatis ГИСК 607) действие на адгезию НТМБ.
Выявленные данные о влиянии компонентов крови на прикрепление НТМБ к абиотической поверхности позволяют косвенно судить о процессах образования биопленок в условиях in vivo. Ключевые слова: адгезия, альбумин, ДНК, нетуберкулезные микобактерии, сыворотка крови.
УДК: 579.25Сидоров Р.Ю., Ткаченко А.Г. ВЛИЯНИЕ ЭКСПРЕССИИ ГЕНА REL ИЗ MYCOBACTERIUM SMEGMATIS НА АКТИВНОСТЬ RPOS-LACZ-СЛИЯНИЯ В ESCHERICHIA COLIГуанозинтетрафосфат (ppGpp) является важной регуляторной молекулой бактерий, вовлеченной в процессы стринджент-ответа, регуляции персистенции, адаптации к стрессу, патогенности. Белок Rel из Mycobacterium smegmatis ответственен за синтез и деградацию ppGpp. Исследование посвящено детекции внутриклеточного уровня гуанозинтетрафосфата при помощи генного слияния ppGpp-зависимого гена rpoS с репортерным lacZ применительно к штамму с экспрессионной плазмидой pMind::rel. Использованный метод оценки позволяет количественно определять низкие концентрации гуанозинтетрафосфата, что трудновыполнимо при использовании методов аналитической химии. На данный момент метод не разработан для микобактерий, поэтому возникает потребность в использовании подходов анализа микобактериальных ppGpp-синтетаз на кишечной палочке. В рамках исследования была сконструирована микобактериальная экспрессионная плазмида pMind с вставкой rel из Mycobacterium smegmatis. Полученная плазмида и исходный вектор были трансформированы в штамм со слиянием rpoS-lacZ. Культуры сравнивались путем измерения активности β-галактозидазы.
В штамме Escheriсhia coli, несущем плазмиду pMind с вставкой rel, было отмечено увеличение экспрессии rpoS по сравнению с контролем c плазмидой без вставки. Добавка индуктора экспрессии pMind тетрациклина не оказывала влияния на экспрессию rpoS.
Исходя из полученных данных, можно сделать вывод о наличии экспрессии с промотора tetA в экспрессионной плазмиде pMind и сохранении ферментативной активности белка Rel из Mycobacterium smegmatis в Escherichia coli. Отсутствие тетрациклиновой индукции может являться следствием неспособности репрессора TetR из pMind связываться с регуляторными участками в Escherichia coli.Ключевые слова: гуанозинтетрафосфат, персистенция, экспрессионная плазмида pMind.
УДК: 579.262: 579.64:631.46Хакимова Л.Р., Сербаева Э.Р., Лавина А.М., Вершинина З.Р., Баймиев Ал.Х. РОСТОСТИМУЛИРУЮЩАЯ АКТИВНОСТЬ КЛУБЕНЬКОВЫХ БАКТЕРИЙ RHIZOBIUM LEGUMINOSARUM, ВЫДЕЛЕННЫХ ИЗ БОБОВЫХ РАСТЕНИЙ ЮЖНОГО УРАЛАОдним из перспективных методов развития экологически-ориентированного земледелия является использование PGPR-микроорганизмов. Они могут выступать в качестве эффективного стимулятора роста и, как следствие, урожайности растений путем улучшения минерального питания и защиты от фитопатогенов. Одной из наиболее важных и перспективных групп PGPR являются клубеньковые бактерии рода Rhizobium, которые широко применяются в сельском хозяйстве в качестве ассоциативных микросимбионтов для небобовых экономически значимых культур.
На ростостимулирующую активность были проверены штаммы R. leguminosarum LSy10 (D18), LVe13 (Inz 2008), PVu5, выделенные из бобовых растений Южного Урала на семенах растений огурца и физалиса. Показано, что штаммы R. leguminosarum LSy10 (D18), LVe13 (Inz 2008), PVu5 обладают ростостимулирующей активностью и могут быть использованы в качестве биоудобрений для физалиса и огурца в концентрации 107 КОЕ/мл и 105 КОЕ/мл. Кроме того, было обнаружено, что все штаммы обладают антагонистической активностью по отношению к фитопатогенному грибу F. solani и оказывают положительный эффект на рост растений.
Таким образом, данные штаммы можно использовать в качестве биоудобрений для защиты полезных сельскохозяйственных культур от фитопатогенных грибов, а также для улучшения роста растений.Ключевые слова: ризобии, PGPR, биоудобрения, F. solani.
УДК: 579.61: 579.25Хаова Е.А., Кашеварова Н.М., Ткаченко А.Г. РЕГУЛЯЦИЯ БАКТЕРИАЛЬНОЙ ПЕРСИСТЕНЦИИ ПОЛИАМИНАМИ ЧЕРЕЗ СТИМУЛЯЦИЮ ЭКСПРЕССИИ ГЕНОВ RPOS, YQJD И RMFПерсисторы — это малочисленная субпопуляция клеток, которые, находясь в дормантном состоянии, характеризуются пониженной чувствительностью к воздействию различных стрессорных факторов, в т. ч. антибиотиков. После прекращения воздействия антибактериального препарата персисторы способны возобновлять рост. Благодаря этим особенностям персисторные клетки являются основной причиной рецидивов инфекционных заболеваний. В качестве факторов персистенции рассматривают компоненты общего стрессорного ответа, а также полиамины.
Изучена роль полиаминов путресцина, спермидина и кадаверина в регуляции персистенции Escherichia coli при периодическом культивировании. Регуляция осуществляется через стимуляцию экспрессии генов rpoS, yqjD и rmf, являющихся компонентами общего стрессорного ответа. На экспрессию гена rpoS наибольший стимулирующий эффект оказывает спермидин, а экспрессия гена yqjD находится в меньшей зависимости от полиаминов. Нами показан rpoS-зависимый характер экспрессии гена yqjD, что согласуется с ранее опубликованными данными. Вероятно, полиамины регулируют экспрессию гена yqjD через стимуляцию экспрессии гена rpoS. Согласно результатам исследования, мутанты с нокаутами изучаемых генов в целом демонстрируют более низкие значения частоты персистенции по сравнению с контролем. Наибольшее снижение частоты персистенции rpoS-нокаутного штамма по сравнению с родительским штаммом наблюдается в ранней стационарной фазе, а yqjD- и rmf-нокаутных штаммов — в поздней стационарной фазе. Эти выводы подтверждаются данными об уровне персистенции штаммов с множественными нокаутами.
Таким образом, ген rpoS, стимулируемый в большей степени спермидином, вносит максимальный вклад в регуляцию персистенции в ранней стационарной фазе. Ген rmf, также относящийся к полиаминовому модулону, и ген yqjD, экспрессия которого незначительно повышается полиаминами, участвуют в регуляции персистенции в поздней стационарной фазе. Ключевые слова: персисторы, полиамины, механизмы общего стрессорного ответа.
УДК: 579.61:579.87Хассан Г.О.О., Ягудина И.Р., Карамова Н.С. АНТИМИКРОБНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ ЭНДОФИТНЫХ АКТИНОБАКТЕРИЙ ЛЕКАРСТВЕННЫХ РАСТЕНИЙБыстрорастущие темпы антибиотикорезистентности микроорганизмов, возбудителей различных инфекционных заболеваний человека обусловливают необходимость поиска новых природных источников эффективных антимикробных соединений.
Представлены результаты выделения эндофитных актинобактерий из двенадцати лекарственных растений, произрастающих в Республике Татарстан, и оценки их антимикробной активности в отношении пяти видов грамположительных бактерий, ассоциированных с инфекциями дыхательных путей (ИДП). Из корней, стеблей и листьев растений было выделено 68 изолятов актинобактерий, причем основное количество эндофитов содержалось в корнях (38,24 %), а наименьшее количество — в листьях (29,41 %) исследованных растений. Показано, что 14 изолятов проявляют антимикробный эффект в отношении Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis, Enterococcus faecalis, Corynebacterium striatum, Bacillus subtilis, изолированных из респрираторного тракта пациентов с симптомами ИДП Университетской клиники Нового Касра, Аль-Айни и клиники Аль-Рахма (Египет). Самое большое количество изолятов эндофитных актинобактерий, обладающих антимикробной активностью, выделено из корней Achillea millefolium, причем изолят 8R7 ингибировал рост всех тестерных бактерий. Наивысший антибактериальный эффект показан для изолятов 8R7, 5R1 (из корней Mentha piperita) и 6R1 (из корней Hypericum perforatum) — диаметры зон ингибирования роста Bacillus subtilis, Enterococcus faecalis и Corynebacterium striatum составили 18,3, 18,0 и 17,5 мм соответственно.
Таким образом, полученные данные свидетельствуют о перспективности дальнейшего исследования вторичных метаболитов эндофитных актинобактерий, выделенных из корней Mentha piperita, Hypericum perforatum и Achillea millefolium, с целью разработки новых препаратов для лечения инфекций дыхательных путей.Ключевые слова: эндофитные актинобактерии, антимикробная активность, респираторные инфекции, лекарственные растения.
УДК: 576.8.097.29; 616.988.76Щуплова Е.А. РОЛЬ МИКРОБОВ-АССОЦИАНТОВ В ПРОЦЕССАХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ БАКТЕРИЙ С ЭРИТРОЦИТАМИВ последнее время всё чаще встречаются работы, описывающие нахождение бактерий внутри эритроцитов. У разных микроорганизмов выработались различные типы стратегий взаимодействия с мембраной клетки-хозяина и различные механизмы проникновения внутрь клетки. Нахождение микроорганизмов в крови человека и животных, а также внутри эритроцитов приводит к развитию бактериемии и сепсису с высокой летальностью. В качестве гемокультуры при бактериемии в основном выделяют грамположительные микроорганизмы — коагулазонегативные стафилококки, второе место занимают энтеробактерии и другие условно-патогенные микроорганизмы, причем выделенные гемокультуры представляют собой как моноинфекцию, так и ассоциацию из двух, трех и даже четырех возбудителей. Необходимо отметить, что изучение биологических свойств у микроорганизмов особенно актуально при обнаружении их в ассоциациях и тем более при взаимодействии бактерий с клетками организма человека, в частности с эритроцитами.
Использование современного метода конфокальной лазерной сканирующей микроскопии позволило изучить особенности взаимодействия эритроцитов с клетками Staphylococcus epidermidis, предварительно обработанных экзометаболитами микробов-ассоциантов. Результаты исследования показали, что экзометаболиты патогенного штамма S. aureus, а также супернатанты Candida albicans и Klebsiella pneumoniaе усиливали процессы адгезии к эритроцитам клеток S. epidermidis и их внутриэритроцитарную локализацию. Под действием экзометаболитов условно-патогенных микроорганизмов, таких как S. saprophyticus, Escherichia coli и Corinebacterium spp. наблюдали снижение изучаемых процессов.
Таким образом, под влиянием экзометаболитов бактерий-ассоциантов было обнаружено разнонаправленное действие на процессы адгезии и проникновения в эритроциты клеток Staphylococcus epidermidis.Ключевые слова: микробы-ассоцианты, экзометаболиты, эритроциты, взаимодействия.
|
|
Главный редактор |
Сергей Александрович
МИРОШНИКОВ |
|
|
