Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,791

ВЛИЯНИЕ НИТРАТОВ И НИТРИТОВ НА ФОРМИРОВАНИЕ БИОПЛЕНКИ ШТАММОВ PSEUDOMONAS AERUGINOSA ПРИ КУЛЬТИВИРОВАНИИ НА ЖИДКОЙ СИНТЕТИЧЕСКОЙ СРЕДЕ СТИМУЛИРУЮЩЕЙ ОБРАЗОВАНИЕ ЭКЗОПОЛИМЕРНОГО МАТРИКСА

Малинов Е.С. 1 Шестаков А.Г. 1 Семёнов А.М. 2 Молофеева Н.И. 1 Пульчеровская Л.П. 1 Карамышева Н.Н. 1 Сверкалова Д.Г. 1 Батраков В.В. 3 Васильев Д.А. 1
1 ФГБОУ ВПО «Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия им. П.А. Столыпина»
2 ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова»
3 ФГБОУ ВПО «Ульяновский государственный педагогический университет им. И.Н. Ульянова»
Проведены исследования возможности различных штаммов Pseudomonas aeruginosa формировать экзополимерный матрикс на жидкой синтетической среде в присутствии нитрата калия и нитрата натрия, а так же нитрита натрия в аэробных и анаэробных условиях. В ходе проведения эксперимента нами было использовано 5 штаммов Pseudomonas aeruginosa. Культивирование бактерий Pseudomonas aeruginosa осуществляли в жидкой синтетической среде, в которой заменили включенный в состав среды L-аргинин нитратом калия, затем нитратом натрия, и далее нитритом натрия. Культивирование проводили в термостате в течении 120 часов при 37ºС. Культивирование штаммов Pseudomonas aeruginosa проводили в пробирках в аэробных и анаэробных условиях. В результате эксперимента выяснили, что штаммы Pseudomonas aeruginosa, за исключением №128 способны формировать экзополимерный матрикс в аэробных условиях на жидкой синтетической среде в присутствии нитрата калия и нитрата натрия, а также нитрита натрия. В анаэробных условиях эта способность у них отсутствует.
Pseudomonas aeruginosa
жидкая синтетическая среда
экзополимерный матрикс
1. Батраков В.В. Влияние L-аргинина на формирование внеклеточного полимерного матрикса бактериями Pseudomonas aeruginosa / В.В. Батраков, А.Г. Шестаков, Е.С. Малинов, Д.А. Васильев // Ульяновск: XXVIII ЛЮБИЩЕВСКИЕ ЧТЕНИЯ: Современные проблемы эволюции и экологии, 2014. - стр. 266-268.
2. Малинов Е.С. Бактериальные биопленки и методы их получения / Е.С. Малинов, А.Г. Шестаков, Д.А. Васильев // Саратов: Биотехнология: реальность и перспективы в сельском хозяйстве, 2012. – 202 с.
3. Малинов Е.С. Влияние уксуснокислого свинца на планктонные и биопленочные формы Pseudomonas aeruginosa / Е.С. Малинов, А.Г. Шестаков, Д.А. Васильев // Владимир: Ветеринария и кормление, 2012. - №5. – стр. 28-30.
4. Шестаков А. Г. Среда для стимуляции образования биопленок у бактерий Pseudomonas aeruginosa // Москва: НАУЧНАЯ ЖИЗНЬ, 2011. - №5. - стр. 22-27.
5. Hentzer M., Teitzel G.M., Balzer G.J., et al. Alginate overproduction affects Pseudomonas aeruginosa biofilm structure and function // J. Bacteriol. 2001. Vol. 138. P. 5395–5401.
6. Oglesby L. L. Membrane topology and roles of Pseudomonas aeruginosa Alg8 and Alg44 in alginate polymerization / Lashanda L. Oglesby, [et. al.] // Microbiology. – 2008. – №154. – P. 1605–1615.
7. Tetz V.V. The effect of antimicrobial agents and mutagen on bacterial cells in colonies. Med Microbiol. Lett., 1996; 5:426-36.

Биопленка - сообщество микроорганизмов, которые прикреплены к поверхности какого либо тела или друг к другу, заключенные в экзополимерный матрикс, синтезированный ими внеклеточными полимерными веществами, имеют измененный фенотип, проявляющийся другими параметрами роста и экспрессией специфичных генов [7]. Формирование сообщества микроорганизмов в виде биопленки в последующем завершается образованием экзополимерного матрикса - продукта жизнедеятельности самих клеток, основного структурного компонента биопленки, покрывающего ее поверхность и обеспечивающего защиту от неблагоприятных воздействий. Экзополисахариды составляют значительную часть экзополимерного матрикса - 85% массы биопленки. Таким образом, бактерии в биопленке заключены в полимерный матрикс, свойства которого определяют взаимоотношения внутри клеточного сообщества и с внешней средой [5]. Pseudomonas aeruginosa в биопленках обильно синтезирует свой полисахарид альгинат [6]. На основании полученных нами ранее данных бактерии Pseudomonas aeruginosa способны расти на жидкой синтетической среде с сукцинатом натрия с признаками зрелой биопленки с образованием альгинатов [2, 3, 4]. Нами было показано влияние L-аргинина на образование экзополимерного матрикса у бактерий Pseudomonas aeruginosa [1]. Целью настоящего исследования являлось изучение возможности различных штаммов Pseudomonas aeruginosa формировать экзополимерный матрикс на жидкой синтетической среде в присутствии нитрата калия и нитрата натрия, а так же нитрита натрия в аэробных и анаэробных условиях. В ходе проведения эксперимента нами было использовано 5 штаммов Pseudomonas aeruginosa (№22; №52; №444; №М10; №128), полученных из музея кафедры микробиологии, вирусологии, эпизоотологии и ВСЭ ФГБОУ ВПО УГСХА им. П.А. Столыпина. В эксперименте использовалась синтетическая среда содержащая: хлорид натрия, сульфат магния, калий фосфорнокислый однозамещенный и двузамещенный, сукцинат натрия и L-аргинин в количестве 2,0 г/л. Исследуемые штаммы вносили в жидкую синтетическую среду, замещая включение в состав среды L-аргинина нитратом калия, затем нитратом натрия, и далее нитритом натрия. Нитраты и нитриты указанных металлов, при замещении L-аргинина, вносили в количестве 2,0 г/л. Культивирование штаммов Pseudomonas aeruginosa проводили в пробирках в аэробных и анаэробных условиях. Для создания анаэробных условий использовали способ снижения парциального давления кислорода охлаждением и добавлением вазелинового масла.

В качестве контроля использовали интактные пробирки с указанной выше средой. После внесения бактериальной культуры пробирки помещали в термостат на 120 часов при 37ºС. По истечении указанного срока, проводили учет результатов (таб. 1, 2, 3).

Таблица 1

Показатели формирования экзополимерного матрикса штаммов Pseudomonas aeruginosa на жидкой синтетической среде с нитратом калия (KNO3)

штамм

аэробные условия

анаэробные условия

пигментация

вязкость

экзополимерный

матрикс

пигментация

вязкость

экзополимерный

матрикс

128

+

+

+

-

-

-

52

+

+

+

-

-

-

22

-

+

+

-

-

-

444

+

+

+

-

-

-

М10

-

+

+

-

-

-

контроль

-

-

-

-

-

-

Таблица 2

Показатели формирования экзополимерного матрикса штаммов Pseudomonas aeruginosa на жидкой синтетической среде с нитратом натрия (NaNO3)

штамм

аэробные условия

анаэробные условия

пигментация

вязкость

экзополимерный

матрикс

пигментация

вязкость

экзополимерный

матрикс

128

-

-

-

-

-

-

52

-

+

+

-

-

-

22

-

+

+

-

-

-

444

+

+

+

-

-

-

М10

-

+

+

-

-

-

контроль

-

-

-

-

-

-

Таблица 3

Показатели формирования экзополимерного матрикса штаммов Pseudomonas aeruginosa на жидкой синтетической среде с нитритом натрия (NaNO2)

штамм

аэробные условия

анаэробные условия

пигментация

вязкость

экзополимерный

матрикс

пигментация

вязкость

экзополимерный

матрикс

128

-

-

-

-

-

-

52

-

+

+

-

-

-

22

-

+

+

-

-

-

444

+

+

+

-

-

-

М10

-

+

+

-

-

-

контроль

-

-

-

-

-

-

Как видно из указанной выше таблицы 1 все штаммы Pseudomonas aeruginosa в аэробных условиях образуют вязкость и экзополимерный матрикс в виде светло-желтого сгустка в жидкой синтетической среде с нитратом калия, а пигментацию проявляют только три штамма (№128, №52 и №444). В анаэробных условиях процесса формирования биопленки не наблюдали. По данным из таблицы 2 и 3 показано, что штаммы в анаэробных условиях в жидкой синтетической среде в присутствии нитрата и нитрита натрия так же не проявляют ни каких признаков формирования биопленки. В аэробных условиях только штамм №444 дает пигментацию в среде и проявляет все вышеуказанные признаки формирования биопленки, а штамм №128 их не проявляет. Штаммы №52, №22 и №М10 проявляют признаки формирования экзополимерного матрикса биопленки, за исключением пигментации среды.

Выводы:

1. Штаммы бактерии Pseudomonas aeruginosa, за исключением № 128, способны к образованию экзополимерного матрикса в аэробных условиях в жидкой синтетической среде с сукцинатом в присутствии нитрата калия, нитрата натрия или нитрита натрия.

2. Штаммы бактерии Pseudomonas aeruginosa не способны к образованию экзополимерного матрикса в анаэробных условиях в жидкой синтетической среде с сукцинатом в присутствии нитрата калия, нитрата натрия или нитрита натрия.

Рецензенты:

Золотухин С.Н., д.б.н., профессор, ФГБОУ ВПО «Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия им. П.А. Столыпина», г.Ульяновск.

Нафеев А.А., д.м.н., заведующий отделом особо опасных инфекций, природно-очаговых инфекций и профилактики туберкулеза, ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Ульяновской области», г.Ульяновск.


Библиографическая ссылка

Малинов Е.С., Шестаков А.Г., Семёнов А.М., Молофеева Н.И., Пульчеровская Л.П., Карамышева Н.Н., Сверкалова Д.Г., Батраков В.В., Васильев Д.А. ВЛИЯНИЕ НИТРАТОВ И НИТРИТОВ НА ФОРМИРОВАНИЕ БИОПЛЕНКИ ШТАММОВ PSEUDOMONAS AERUGINOSA ПРИ КУЛЬТИВИРОВАНИИ НА ЖИДКОЙ СИНТЕТИЧЕСКОЙ СРЕДЕ СТИМУЛИРУЮЩЕЙ ОБРАЗОВАНИЕ ЭКЗОПОЛИМЕРНОГО МАТРИКСА // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 6.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=16681 (дата обращения: 08.12.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074