Роль поверхностно-активных веществ, синтезированных nocardia vaccinii имв b-7405 на промышленных отходах, в деструкции бактериальных и дрожжевых биопленок

Введение. Ранее [1] было установлено, что поверхностно-активные вещества (ПАВ) Nocardia vaccinii ИМВ В-7405 проявляют широкий спектр биологических свойств, в частности, они обладают антимикробной и антиадгезивной активностью. В настоящее время помимо исследования антиадгезивных свойств микробных ПАВ перспективным является изучение их роли в разрушении биопленок патогенных микроорганизмов, обладающих повышенной резистентностью к известным биоцидам. Так, например, формирование биопленок бактериями Escherichia coli может способствовать развитию различных острых и хронических заболеваний [2].

Следует отметить, что микробные ПАВ имеют ряд преимуществ по сравнению с их химическими аналогами, в частности, биодеградабельность и нетоксичность. Кроме того, для получения микробных ПАВ можно использовать дешевые промышленные отходы (технический глицерин, отработанное масло) [3], что существенно снижает их себестоимость.

Цель работы - исследовать способность ПАВ N. vacdnii ИМВ В-7405, синтезированных на промышленных отходах, разрушать микробные биопленки.

Методы исследования. Основной объект исследования - штамм N. vaccinii ИМВ В-7405, зарегистрированный в Депозитарии микроорганизмов Института микробиологии и вирусологии им. Д.К. Заболотного Национальной академии наук Украины под номером ИМВ В-7405. Бактерии выращивали в колбах на качалке (320 об/мин) при 30 °С в течение 120 часов в базовой жидкой минеральной среде следующего состава (г/л): NaNOs - 0,5; MgSO4*7H2O - 0,1; СаСІ2*Н2О - 0,1; KH2PO4 - 0,1; FeSO4*7H2O - 0,001, дрожжевой^- автолизат - 0,5 % (по объему). В качестве источника углерода и энергии использовали 2 % (по объему) очищенного и технического глицерина, подсолнечного масла (рафинированного, после жарки картофеля «По-селянски» и «Фри», мяса). Для исследований использовали раствор ПАВ, выделенных экстракцией смесью Фолча (хлороформ, метанол - 2:1 с добавлением 1М НСІ) из супернатанта культуральной жидкости. Степень разрушения биопленок тест-культур определяли спектрофотометрическим методом. В качестве тест-культур использовали штаммы Escherichia coli ИЕМ-2, Bacillus subtilis БТ-2, Pseudomonas sp. PS-17 и Candida albicans Д-6 с коллекции живых культур кафедры биотехнологии и микробиологии Национального университета пищевых технологий.

Основные результаты. Установлено, что поверхностно-активные вещества N. vaccinii ИМВ В-7405, синтезированные на техническом глицерине или отработанных маслах, способны разрушать биопленки тест-культур. При этом степень деструкции зависела от природы источника углерода в среде культивирования штамма ИМВ В-7405 и концентрации ПАВ (таблица). Отметим, что разрушение бактериальных биопленок на 30 - 60 % в присутствии ПАВ, полученных на техническом глицерине, достигалось при концентрации 150 - 300 мкг/мл, что существенно выше, чем после обработки ПАВ, синтезированных на отработанном масле (40 - 80 мкг/мл). Наиболее эффективными по отношению к E. coli ІЕМ-2 и B. subtilis БТ-2 оказались ПАВ, синтезированные на отработанном после жарки картофеля «По- селянски» масле: степень разрушения биопленок составляла 53-71 %. Максимальная деструкция биопленки C. albicans Д-6 (37 %) наблюдалась при обработке ПАВ (80 мкг/мл), полученными на отработанном после жарки мяса масле.

Таблица - Разрушение биопленок микроорганизмов после обработки раствором ПАВ Nocardia vaccinii ИМВ B-7405

Примечание. При определении степени разрушения биопленки погрешность не превышала 5%. Н.о. - не определяли.

Степень деструкции исследуемых микробных биопленок при использовании ПАВ N. vaccinii ИМВ B- 7405 сопоставима с литературными данными. Так, в присутствии рамнолипидов Pseudomonas aeruginosa LCD12 (64 мкг/мл) наблюдали разрушение биопленки B. subtilis RI6 и E. coli PJ3 на 35-50 % [4], обработка липопептидами Corynebacterium xerosis NS5 (100 мг/мл) биопленки E. coli сопровождалась ее деструкцией на 66 % [5], а липопептидами Bacillus amyloliquefaciens AR2 (4 мг/мл) биопленки C. albicans MTCC 1637 - на 10 % [6].

Таким образом, ПАВ N. vaccinii ИМВ-7405 могут быть использованы в качестве моющих и дезинфицирующих растворов.

Литература

1. Пирог Т.П., Никитюк Л.В., Тимошук К.В., Шевчук Т.А., Иутинская Г.О. Биологические свойства поверхностно-активных веществ Nocardia vaccinii ИМВ В-7405, синтезированных на отработанном масле // Микробиологический журнал. - 2016. - Т.78, № 2. - С. 2 - 12.
2. Лямин А.В., Боткин Е.А., Жестков А.В. Проблемы в медицине, связанные с бактериальными плёнками // Болезни и возбудители. - 2012. - Т. 14, № 4. - С. 268 - 275.
3. Santos D.K.F., Rufino R.D., Luna J.M. Biosurfactants: Multifunctional Biomolecules of the 21st Century // International Journal of Molecular Sciences. - 2016. - Vol. 17, Is. 3. - P. 1 - 31.
4. Das P., Yang X-P., Ma L. Z. Analysis of biosurfactants from industrially viable Pseudomonas strain isolated from crude oil suggests how rhamnolipids congeners affect emulsification property and antimicrobial activity // Frontiers in Microbiology. - 2014. - V. 5. doi: 10.3389/fmicb.2014.00696
5. Dalilia D., Aminib M., Faramarzic M. A., Fazelia M. R., Khoshayanda M. R., Samadi N. Isolation and structural characterization of Coryxin, a novel cyclic lipopeptide from Corynebacterium xerosis NS5 having emulsifying and anti-biofilm activity // Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. - 2015. - Vol. 135. - P. 425 - 432.
6. Rautela R., Singh A.K., Shukla A., Cameotra S.S. Lipopeptides from Bacillus strain AR2 inhibits biofilm formation by Candida albicans // Antonie van Leeuwenhoek. - 2014. - V. 105. - P. 809 - 821.