Регуляция свойств поверхностно-активных веществ nocardia vaccinii imb b-7405

Введение. На сегодняшний день огромной проблемой становится распространение полирезистентных штаммов микроорганизмов, одни из которых являются патогенными, а другие - вредителями пищевой промышленности и сельского хозяйства. Эффективность антибиотиков снижается и возникает необходимость в использовании альтернативных антимикробных препаратов биологического происхождения (бактериофаги и ферменты), а также поиска новых потенциальных биоцидов (поверхностно-активные вещества (ПАВ), бактериоцины, пептиды, лектины). Известно также, что микроорганизмы в составе биопленок характеризуются повышенной устойчивостью к неблагоприятным условиям, поэтому актуальным является поиск веществ с высокой антиадгезивной активностью и способностью к разрушению биопленок.

Из литературы [1] известно, что антимикробная активность бактериоцинов может повышаться при совместном культивировании продуцента с другими микроорганизмами (индукторами). В последнее время в литературе [2] стали появляться сведения о возможности усиления антимикробного действия ПАВ в ответ на присутствие конкурентных микроорганизмов (часто патогенных и условно-патогенных).

В предыдущих исследованиях [3] было показано, что внесение в среду культивирования продуцента поверхностно-активных веществ Nocardia vaccinii ІМВ В-7405 с очищенным глицерином клеток Escherichia coli ІЕМ-1 и Baciilius subtilis БТ-2 сопровождалось синтезом ПАВ с повышенной антимикробной активностью.

На сегодняшний день с целью снижения себестоимости ПАВ в качестве субстратов для их получения используются промышленные отходы. Ранее [4] показана возможность синтеза поверхностноактивных веществ N. vaccinii ІМВ В-7405 на техническом глицерине и отработанном подсолнечном масле.

В связи с этим, цель данной работы - исследование свойств ПАВ N. vaccinii ІМВ В-7405, синтезированных на промышленных отходах в присутствии биологических индукторов.

Материалы и методы. Основным объектом исследований являлся штамм N. vaccinii ІМВ В-7405, зарегистрированный в Депозитарии микроорганизмов Института микробиологии и вирусологии им. Д.К. Заболотного Национальной академии наук Украины.

Штамм N. vaccinii ІМВ В-7405 выращивали в жидкой питательной среде (г/л): NaNO3 -0.5, MgSO4 • 7H2O - 0.1, GaClz • 2H2O — 0.1,KH2PO4 - 0.1, FeSO4 • 7H2O - 0.001, дрожжевой автолизат - 0.5% (по объему). В качестве источника углерода и энергии использовали технический глицерин, рафинированное и отработанное после жарки картофеля подсолнечное масло в концентрации 2.0% (по объему).

В качестве биологических индукторов использовали живые и инактивированные клетки бактерий E. coli ІЕМ-1 и B.subtilis БТ-2 из коллекции живых микроорганизмов кафедры биотехнологии и микробиологии Национального университета пищевых технологий. В качестве инокулята использовали клетки N. vaccinii ІМВ В-7405 в экспоненциальной фазе роста, выращенные в жидкой среде, содержащей 2% (по объему) соответствующего субстрата.

В исследованиях использовали ПАВ, экстрагированные из супернатанта культуральной жидкости смесью Фолча (хлороформ:метанол - 2:1), как описано в предыдущей работе [3].

Антимикробную активность ПАВ определяли по показателю минимальной ингибирующей концентрации (МИК) методом двукратных серийных разведений в мясо-пептонном бульоне, как описано нами ранее [3].

Все опыты проводили в 3 повторностях, количество параллельных определений в экспериментах составляло от 3 до 5. Статистическую обработку экспериментальных данных проводили, как описано ранее [3]. Различия средних показателей считали достоверными при уровне значимости р < 0.05.

Результаты исследования. Эксперименты показали, что концентрация синтезированных N. vaccinii ІМВ В-7405 ПАВ не зависела от наличия в среде клеток индукторов и составляла около 5 г/л на техническом глицерине и 2 г/л - на подсолнечном масле.

На первом этапе исследовали свойства поверхностно-активных веществ, синтезированных N. vaccinii ІМВ В-7405 при культивировании на техническом глицерине.

Установлено, что внесение в среду выращивания штамма ІМВ В-7405 клеток индукторов сопровождалось синтезом ПАВ с повышенной антимикробной активностью. Так, МИК таких поверхностно-активных веществ составляла 4-20 мкг/мл, в то время как минимальная ингибирующая концентрация ПАВ, полученных без использования индукторов, была выше (7-120 мкг/мл). Степень разрушения биопленок в присутствии ПАВ, синтезированных в среде с индукторами, достигала 65-75 %, а при внесении ПАВ, образуемых без индукторов, была существенно ниже - 40-50%.

В последующих экспериментах исследовали свойства ПАВ, синтезированных на рафинированном и отработанном подсолнечном масле. Результаты показали, что минимальная ингибирующая концентрация ПАВ, синтезированных в присутствии E. coli ІЕМ-1 и B.subtilis БТ-2 была в несколько раз ниже, чем МИК ПАВ, образуемых на среде без индукторов (2-10 мкг/мл и 80-140 мкг/мл соответственно). Степень деструкции бактериальных биопленок при использовании поверхностноактивных веществ, полученных в присутствии биологических индукторов, составляла 80-90 %, в то время как при наличии ПАВ, синтезированных в среде без индукторов, не превышала 60 %.

Вывод. Таким образом, результаты проведенной работы свидетельствуют о возможности регуляции антимикробной активности ПАВ в процессе культивирования N. vaccinii ІМВ В-7405 на техническом глицерине и отработанном подсолнечном масле путем внесения в среду культивирования продуцента ПАВ живых или инактивированных клеток E. coli ІЕМ-1 и B. subtilis БТ-2.

Литература

  1. Maldonado-Barragan A., Caballero-Guerrero B., Martm V., Ruiz-Barba J.L., Rodriguez J.M. Purification and genetic characterization of gassericin E, a novel co-culture inducible bacteriocin from Lactobacillus gasseri EV1461 isolated from the vagina of a healthy woman. BMC Microbiol. 2016; doi: 10.1186/s12866-016-0663-1.
  2. Dusane D.H., Matkar P., Venugopalan V.P., Kumar A.R., Zinjarde S.S. Cross-species induction of antimicrobial compounds, biosurfactants and quorum-sensing inhibitors in tropical marine epibiotic bacteria by pathogens and biofouling microorganisms. Curr. Microbiol. 2011; 62(3):974-980. doi: 10.1007/s00284-010-9812-1.
  3. Pirog T.P., Nikituk L.V., Makienko V.O., Shevchuk T.A., Iutynska G.O. Regulation of antimicrobial activity of surfactants, synthesized by Nocardia vaccinii IMV B-7405. Microbiol. Zh. 2017, 79(3): 27-35.
  4. Pirog T., Sofilkanych A., Konon A., Shevchuk T., Ivanov S. Intensification of surfactants' synthesis by Rhodococcus erythropolis IMV Ac-5017, Acinetobacter calcoaceticus IMV В-7241 and Nocardia vaccinii K-8 on fried oil and glycerol containing medium. Food Bioprod. Proces. 2013; 91(2): 149-157.
Год: 2017
Город: Шымкент
Категория: Медицина