удк 579:34.27.51 регуляция способности условно

УДК 579:34.27.51
РЕГУЛЯЦИЯ СПОСОБНОСТИ УСЛОВНО-ПАТОГЕННЫХ
МИКРООРГАНИЗМОВ К БИОПЛЕНКООБРАЗОВАНИЮ
ПРОБИОТИЧЕСКИМИ ШТАММАМИ
LACTOBACILLUS SP. И E. СOLI.
А.Ю. ГАРАНКИНА, О.А. КАПУСТИНА, О.Л. КАРТАШОВА
Ключевые слова: бактерии рода Lactobacillus, E. coli, биоплёнки,
пробиотики.
Аннотация. Исследовано влияние пробиотических штаммов бактерий
рода Lactobacillus и E. сoli, выделенных из ветеринарных пробиотиков, на
способность транзиторной микрофлоры формировать биопленки. Выявлено,
что
все
пробиотические
лактобациллы
разнонаправлено
влияют
на
способность к биопленкообразованию условно-патогенных бактерий и
грибов, а экзометаболиты пробиотических штаммов E. coli вызывают
снижение
способности
к биопленкообразованию у Klebsiella sp. и
Staphylococcus sp. Библ. 6. Рис.1.
Сведения об авторах. Гаранкина Анна Юрьевна – аспирант,
Оренбургский ГАУ. Капустина Ольга Александровна – преподаватель каф.
микробиологиb Оренбургского ГАУ, ([email protected]). Адрес: 460795,
г. Оренбург, ул. Челюскинцев, д.18, тел. 8(3532) 999713. Карташова О.Л. – др. биол. наук., проф., зав.лаб. по изучению механизмов и регуляции
персистенции микроорганизмов Института клеточного и внутриклеточного
симбиоза УрО РАН ([email protected]). Адрес:
460000, г. Оренбург, ул.
Пионерская, д. 11, тел. 8(3532) 774463
Пробиотики - это живые микроорганизмы и вещества микробного
происхождения,
оказывающие
при
естественном
способе
введения
позитивные эффекты на физиологические, биохимические и иммунные
реакции организма хозяина через стабилизацию и оптимизацию функции его
нормальной микрофлоры [1].
В настоящий момент накоплен большой фактический материал по
эффективности
использования
инфекционными
и
дисбиотических
состояний,
пробиотиков
неинфекционными
в
борьбе
со
заболеваниями,
повышении
многими
коррекции
продуктивности
сельско-
хозяйственных животных, изучены многие биологические свойства и
раскрыты
штаммов
механизмы
бактерий
в
антагонистической
отношении
активности
патогенных и
пробиотических
условно-патогенных
микроорганизмов [4, 5]. Однако практически отсутствуют данные по
влиянию
производственных
пробиотических
штаммов
бактерий
на
персистентный потенциал и биоплёнкообразование условно-патогенных
микроорганизмов.
Таким
образом,
несомненно,
является
актуальным
исследование ветеринарных пробиотиков в данном направлении.
В связи с этим целью нашей работы явилось изучение влияния
пробиотических штаммов бактерий рода Lactobacillus и E. coli на
способность условно-патогенных микроорганизмов формировать биоплёнки.
Материалы и методы. Материалом исследования послужили 24
штамма
условно-патогенных
микроорганизмов:
лактозонегативные
гемолитические E. сoli, грибы рода Candida, бактерии рода Staphylococcus,
Klebsiella,
предоставленных
лабораторией
по
изучению
механизмов
персистенции микроорганизмов ИКВС УрО РАН, и штаммы бактерий рода
Lactobacillus sp., выделенных из ветеринарных пробиотиков Лактоферон (L.
аcidophilus),
Лактоамиловорин
(L.
аmylovorus)
и
Лактобифадол
(L.
аcidophilus), штаммы E.coli, выделенные из пробиотиков Микроцикол,
Колибактерин, Бификол.
Образование
биоплёнок
условно-патогенными
микроорганизмами
оценивали по степени связывания ими кристаллического фиолетового в
стерильных 96-луночных полистироловых
совместного культивирования
планшетах [6] до и после
бактерий рода Lactobacillus в жидкой
питательной среде [3] и влияния экзометаболитов пробиотических штаммов
E. coli [2]. Коэффициент биопленкообразования рассчитывали как отношение
А540 опыт/А540 контроль, положительным считали значения более 1,1.
Статистическую обработку проводили с использованием параметрических
методов. Достоверность различий оценивали по критерию Стъюдента.
Результаты.
способностью
Условно-патогенные
формировать
биопленки.
микроорганизмы
Максимальный
обладали
коэффициент
биопленкообразования (КБ) характерен для бактерий рода Klebsiella –
2,1±0,12, значение признака уменьшается в ряду Staphylococcus (1,9±0,09) →
грибы рода Candida (1,22±0,133) → Е. сoli (1,19±0,084).
В
результате
проведенного
эксперимента
выявлено,
что
пробиотические штаммы лактобацилл неоднозначно влияли на способность
условно-патогенных
микроорганизмов
формировать
биопленки.
Так
абсолютная потеря способности к биопленкообразованию отмечена только у
Е. coli и грибов рода Candida под воздействием L. аcidophilus из
Лактобифадола
и
незначительное
снижение
в
1,2
раза
после
соинкубирования L. аmylovorus с микроорганизмами рода Staphylococcus
(1,6±0,075). L. аcidophilus из Лактоферона и L. аmylovorus достоверно не
изменяли КБ Е. coli (1,28±0,080 и 1,21±0,068). В отношении бактерий рода
Klebsiella все пробиотические штаммы вызывали увеличение способности
формировать биоплёнки в среднем 1,3 раза (2,7±0,035). У бактерий рода
Staphylococcus штамм L. аcidophilus из Лактоферона увеличивал КБ в 1,7 раза
(3,22±0,143). Штамм L. аcidophilus из Лактоферона и L. аmylovorus
достоверного изменения способности к биопленкообразованию у грибов рода
Candida не вызывали (1,15±0,040 и 1,1±0,037) (рис.1).
При изучении воздействия экзометаболитов пробиотических штаммов
E. coli на способность условно-патогенных микроорганизмов формировать
биопленки выявлено снижение способности к биопленкообразованию у
бактерий рода Klebsiella и Staphylococcus. Так, экзометаболиты Е. coli S5/98
из
Микроцикола
вызывали
абсолютную
потерю
способности
к
биопленкообразованию бактерий рода Klebsiella, а экзометаболиты Е. coli
М17 из Колибактерина и Бификола уменьшали значение КБ в 1,8 раза
(1,27±0,18 и 1,12±0,46, соответственно). У бактерий рода Staphylococcus
экзометаболиты штамма Е. coli S5/98 из Микроцикола вызывали снижение
КБ в 1,5 раза (1,3±0,25), а экзометаболиты Е. coli М17 из Колибактерина и
Бификола - в 1,2 раза (1,53±0,82 и 1,6±0,83, соответственно). Коэффициент
биопленкообразования
грибов
рода
Candida
и
лактозонегативных
гемолитических E. сoli после воздействия экзометаболитов пробиотических
штаммов Е. coli достоверно не изменялся.
КБ
3,5
**
3
*
* *
2,5
2
*
1,5
*
* *
*
*
1
0,5
**
*
*
0
Staphylococcus
Контроль
Лактобифадол
Klebsiella
Лактоамиловорин
E. сoli
Лактоферон
Candida
Микроцикол
Колибактерин
Бификол
Рис. 1 Влияние пробиотических штаммов бактерий рода Lactobacillus и
экзометаболитов
пробиотических
штаммов
E.coli
на
способность
к
биопленкообразованию условно-патогенных микроорганизмов (*р<0,05)
Выводы.
1.
Пробиотические
штаммы
бактерий
рода
Lactobacillus
разнонаправлено влияют на способность к биопленкообразованию условнопатогенных микроорганизмов.
2. Экзометаболиты пробиотических штаммов E. coli вызывают
снижение способности к биопленкообразованию у бактерий рода Klebsiella
и Staphylococcus.
Литература.
1. Бондаренко, В.М. Механизм действия пробиотических препаратов/
В.М. Бондаренко, Р.П. Чупринина, М.А. Воробьева // БИОпрепараты.-2003.№3.- С.2-5.
2. Бухарин, О.В. Способ определения способности микроорганизмов
регулировать антагонистическую активность бактерий. / О.В. Бухарин, А.В.
Семенов, С.В. Черкасов, А.В. Сгибнев. //Патент РФ № 2376381 от 20.12.2009,
Бюл. №35.
3. Ермоленко, Е.И. Взаимодействие С. albicans и Lactobacillus plantаrum
in vitro / Е.И. Ермоленко, С.Х. Ждан-Пушкина, А.Н. Суворов // Проблемы
медицинской микологии. - 2004. - Т.6. - №2. - С. 49-54.
4. Клычкова, М.В. Влияние пробиотика лактоамиловарина на рост и
развитие утят-бройлеров / М.В. Клычкова // Известия ОГАУ. - 2004. - №3. С. 151 – 152.
5. Мифтахутдинов, А.В. Применение пробиотиков в ветеринарии и
животноводстве / А.В. Мифтахутдинов // Материалы Х Международной
научно-пратической конференции молодых учёных и специалистов. –
Белгород, 2006. - С. 100 - 103.
6.
Merritt, J.H. Growing and analyzing static biofilms. / J.H. Merritt,
D.E. Kadouri, G.A. O’Toole.// Curr. Protoc. Microbiol. – 2005.- V.1.
UDC 579:34.27.51
THE INFLUENCE OF PROBIOTIC STRAINS OF LACTOBACILLUS SP.
AND E. COLI TO THE ABILITY OF BIOFILMFORMATIONS OF
OPPORTUNISTIC PATHOGENS
AJ GARANKINA, O. KAPUSTIN, O. KARTASHOVA
Data about the authors. Garankina A.Y. - graduate student, Orenburg State
Agrarian University. Kapustin O.A. - Teacher of cathedra by microbiology
Orenburg State Agrarian University, ([email protected]). Address: 460 795,
Orenburg, s. Chelyuskintsev, 18, tel. 8 (3532) 999 713. Kartashova O.L. - Dr. of
biol. Sciences., prof., head of the laboratory. to study the mechanisms and
regulation of the persistence of microorganisms ([email protected]). Address:
460000, Orenburg, s. Pioneer, 11, tel. 8 (3532) 774463
Key words: Lactobacillus, E. coli, biofilms, probiotics.
Summary. Studied the influence of the probiotic strains Lactobacillus and E.
coli, isolated from veterinary probiotics to the ability to form biofilms transient
microflora. Revealed that the probiotic lactobacilli all influence in different
directions the ability to opportunistic bacteria and fungi, and exometabolites of
probiotic strains by E. coli cause a reduced ability to biofilmformations at
Klebsiella and Staphylococcus. Ref. 6. Ill.1.
Bibliographic references
1.Bondarenko V.M. The mechanism of action of probiotic preparations / V.M.
Bondarenko, R.P. Chuprinin, M.A. Vorobyov / / BIOpreparaty.-2003 .- № 3.-c.2-5.
2. Bukharin O.V. Method for determining the ability of microorganisms to regulate
the activity of antagonistic bacteria. / O.B. Bukharin, A. B. Semenov, S.B.
Cherkasov // RF patent № 2376381 of 20.12.2009, Bull. № 35.
3. Ermolenko E.I. Interaction of C. albicans and Lactobacillus plantrum in vitro /
E.I. Ermolenko, S.H. Zhdan-Pushkin, A.N. Suvorov // Problems of medical
mycology. - 2004. - T.6. - № 2. - S. 49-54.
4. Klychkov M. Effect of probiotic laktoamilovarin on growth and development of
broiler ducks / MV Klychkov / / Proceedings of Gray. - 2004. - № 3. - S. 151 152.
5. Miftahutdinov A.V. The use of probiotics in animal husbandry and veterinary
medicine / A. Miftahutdinov / / Proceedings of X International scientific
conference praticheskoy young scientists and specialists. - Belgorod, 2006. - S.
100 - 103.
6. Merritt, J.H. Growing and analyzing static biofilms. / J.H. Merritt, D.E. Kadouri,
G.A. O'Toole. / / Curr. Protoc. Microbiol. - 2005 .- V.1.