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

Источник углерода в среде для биосинтеза

Концентрация ПАВ, мкг/мл

Тест-культуры и процент разрушения их биопленки после обработки препаратом ПАВ

E. coli

ИЕМ-2

B. subtilis БТ-2

Pseudomonas sp.

PS-17

C. albicans д-6

Г лицерин

150

28

53

36

Н.о.

Технический

300

39

60

40

Н.о.

Масло после жарки картофеля

40

56

71

38

26

«По-селянски»

80

53

66

31

28

Масло после жарки картофеля

40

29

Н.о.

Н.о.

21

«Фри»

80

47

Н.о.

Н.о.

33

Масло после жарки мяса

40

47

37

Н.о.

35

80

55

46

Н.о.

37

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.
Год: 2017
Город: Шымкент
Категория: Медицина