WWW.ДЕНЬСИЛЫ.РФ

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Медицина

 

Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 7 |

Полигостальность условно-патогенных энтеробактерий на модели их взаимодействия с растениями

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

МАРКОВА

Юлия Александровна

ПОЛИГОСТАЛЬНОСТЬ

УСЛОВНО-ПАТОГЕННЫХ ЭНТЕРОБАКТЕРИЙ

НА МОДЕЛИ ИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С РАСТЕНИЯМИ

03.02.03-микробиология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора биологических наук

Иркутск – 2013

Работа выполнена в ФГБУ «Научный центр проблем здоровья семьи и репродукции человека» Сибирского отделения Российской академии медицинских наук

ГБОУ ДПО «Иркутская государственная медицинская академия последипломного образования» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Научные консультанты:

доктор медицинских наук,

профессор, заслуженный деятель науки РФ Савилов Евгений Дмитриевич

доктор биологических наук,

профессор Войников Виктор Кириллович

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук,

профессор Иннокентьева Тамара Ивановна

(научный сотрудник лаборатории трансмиссивных инфекций, ФГБУ «Научный центр проблем здоровья семьи и репродукции человека» СО РАМН)

доктор биологических наук,

профессор Огарков Борис Никитович

(заведующий кафедрой микробиологии ФГБОУ ВПО ИГУ)

доктор биологических наук Цивилева Ольга Михайловна

(старший научный сотрудник лаб. микробиологии, Института биохимии и физиологии растений и микроорганизмов РАН)

Ведущая организация: Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Иркутский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Защита состоится «___» июня в _____ часов на заседании Диссертационного Совета ДМ 001.038.01 при Научном центре проблем здоровья семьи и репродукции человека СО РАМН по адресу: г. Иркутск, ул. К. Маркса, 3. Почтовый адрес: 664025, г. Иркутск, а/я 539.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Научного центра проблем здоровья семьи и репродукции человека СО РАМН.

Автореферат разослан «___»_________ 2013 г.

Ученый секретарь

Диссертационного Совета

кандидат медицинских наук Кулеш Д. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Инфекционные болезни по-прежнему занимают лидирующие позиции среди причин смертности во всем мире (Брико Н. И. с соавт., 2010). Среди них значительная роль принадлежит острым кишечным инфекциям (ОКИ) (Сергиев В. П. с соавт., 2000; Newell D. G. et al., 2010). В настоящее время среди возбудителей этой группы заболеваний все большее медицинское значение приобретают условно-патогенные энтеробактерии (УПЭ) (Бондаренко В. М., 2011; Анганова Е. В., 2012 и др.).

УПЭ, как правило, характеризуются значительной экологической пластичностью, что создает предпосылки для их убиквитарного распространения. К настоящему времени установлена возможность существования указанных бактерий в воде, почве, а также в растительном материале (Сомов Г. П., 2004; Бузолева Л. С., 2011; Пушкарева В. И. с соавт., 2012; Korzeniewska E., et al., 2012).

Обитание во внешней среде может привести к усилению вирулентности патогенов за счет горизонтального переноса генов (Stecher B. et al., 2012). Благоприятные условия для этого процесса создаются в местообитаниях, характеризующихся высокой плотностью бактериальных клеток, например, в ризосфере растений, где горизонтальная передача генов, включая передачу островов патогенности, происходит достаточно часто (Tyler H. L., et al., Triplett E. W., 2008). Обмен генетическим материалом между бактериями, ассоциированными с человеком и автохтонными обитателями природных объектов, может способствовать появлению новых эпидемических вариантов возбудителя, устойчивых во внешней среде и персистирующих на разных живых организмах. Изменение вирулентности патогенов во внешней среде может быть также результатом взаимодействия с другими живыми организмами, например, простейшими (Бухарин О.В., с соавт., Литвин В.Ю., 1997; Речкин А. с соавт., И., Евтеева Н. И., 2007; Berk S. G. et al., 2008; Saeed А. et al., 2012).

Вышеизложенное обусловливает возникновение явления полигостальности, характерной для ряда микроорганизмов (Бухарин О. В., Литвин В. Ю., 1997; Литвин В. Ю. с соавт., 1998). Полигостальность связывают с древним эволюционным происхождением процесса взаимодействия микро- и макроорганизмов, частным случаем которого является патогенез. Обычно оба хозяина принадлежат к одному биологическому царству. Гораздо реже встречаются случаи взаимодействия патогенного микроорганизма с представителями разных царств жизни, так называемые cross-kingdom host jumps (van Baarlen P. et al., 2007). К наиболее изученным представителям полигостальных патогенов относятся: Pseudomonas aeruginosa, Burkholderia cepacia, Enterococcus faecalis, Salmonella enterica, Escherichia coli, причем с каждым годом в эту группу попадает все больше видов бактерий и грибов (Dong Y. M. et al., 2003, Tyler H. L., Triplett E. W., 2008).

Установлено, что некоторые виды условно-патогенных бактерий - Klebsiella pneumoniae (Iniguez A. L. et al., 2004), Enterobacter cloacae, Enterobacter aerogenes (Zinniel D. K. et al., 2002), Serratia marcescens (Gyaneshwar P. et al., 2001), разные виды Pseudomonas (Rahme L. G. et al., 1997) обитают в растительных тканях. Исследованиями последних лет доказано присутствие в эндосфере растений бактерий, патогенных для человека – Listeria monocytogenes (Gorskiуе L. et al., 2003), Campylobacter jejuni (Brandl M. T. et al., 2004), S. enterica (Franz E. et al., 2007), E. coli (Wachtel M. R. et al., 2002; Bernstein N. et al., 2007).



Все это определяет высокую актуальность проблемы изучения сосуществования бактерий семейства Enterobacteriaceae с растениями, как в теоретическом, общебиологическом аспекте для изучения механизмов полигостальности и транспатогенеза, так и в прикладном медицинском, для определения роли растений в процессе циркуляции этих микроорганизмов во внешней среде.

Цель работы: обосновать механизмы полигостальности условно-патогенных энтеробактерий на основе изучения биологических свойств этих микроорганизмов и особенностей их взаимодействия с растениями.

ЗАДАЧИ:

  1. Определить влияние условий культивирования (среда, температура) на кинетику роста патогенных и условно-патогенных энтеробактерий (Sh. sonnei, Sh. flexneri, E. cloacae, E. aerogenes, C. freundii, K. pneumoniae, P. mirabilis).
  2. Выявить продукцию биологически-активных соединений, способствующих исследуемых видов энтеробактерий выживанию в тканях и органах растений.
  3. Оценить влияние условий культивирования на формирование биопленок исследуемыми видами патогенных и условно-патогенных энтеробактерий.
  4. Провести сравнительный анализ воздействия условно-патогенных и патогенных энтеробактерий на рост и развитие растений.
  5. Определить скорость контаминации растительных тканей энтеробактериями.
  6. Изучить развитие ответных реакций растения на заражение энтеробактериями.
  7. Оценить контаминацию энтеробактериями растительных объектов (дикорастущие и культурные растения, в том числе, приобретенные в розничной продаже).

НАУЧНАЯ НОВИЗНА

Впервые показано, что недостаток пищевых субстратов в среде культивирования способствует большей устойчивости патогенных и условно-патогенных энтеробактерий к условиям низких температур. Впервые у энтеробактерий, выделенных от больных людей, выявлены ферменты и биологически активные соединения, способствующие их персистенции в организме растения. Установлена зависимость формирования биопленки от условий культивирования.

Выявлено специфическое взаимодействие между условно-патогенными энтеробактериями и растениями, о чем свидетельствует их различное влияние на рост и развитие растений, зависимое от температуры. Впервые в модельной системе «растение картофеля in vitro - E. coli», показано, что полная колонизация растительных тканей энтеробактериями происходит на вторые-третьи сутки после инокуляции, при этом растение-хозяин распознает присутствие энтеробактерий в ризо- и эндосфере и отвечает активацией иммунного ответа уже в первые минуты после заражения.

ПРАКТИЧЕСКАЯ И ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ

Разработан метод определения контаминации внутренних тканей овощей и фруктов патогенными и условно-патогенными микроорганизмами, что позволяет оценить потенциальную опасность этих продуктов питания для здоровья человека.

Показано, что заражение растений условно-патогенными бактериями, как правило, не вызывает внешних симптомов повреждения растительного организма. Следовательно, контаминированные продукты питания растительного происхождения могут использоваться в качестве источников питания и способствовать последующему инфицированию человека.

Выявлено, что УПЭ, возбудители ОКИ человека, при попадании во внешнюю среду могут использовать растительные ткани как резервуар обитания, способствующий их сохранению вне организма человека.

ВНЕДРЕНИЯ

Материалы исследований использованы для подготовки методических рекомендаций для студентов ИГУ «Микробиологический мониторинг окружающей среды», утверждена научно-методическим советом ИГУ (2000 г.), врачей «Определение ферментативной активности условно-патогенных бактерий», уверждена Методическим советом ГБОУ ДПО ИГМАПО (2013 г.). Полученные результаты используются при проведении лекционных занятий на кафедре микробиологии ИГМУ, кафедре эпидемиологии и микробиологии ИГМАПО, кафедре микробиологии биолого-почвенного факультета ИГУ.

ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ

  1. Недостаток питательных элементов способствует развитию устойчивости условно-патогенных и патогенных энтеробактерий человека к широкому диапазону температур (от 4 до 37 0С), что, в конечном итоге, обусловливает их выживаемость во внешней среде.
  2. Условно-патогенные энтеробактерии, выделенные от больных ОКИ, обладают набором специфических экзоферментов и биологически-активных соединений, способствующих при попадании во внешнюю среду, созданию активных взаимоотношений с растительным организмом.
  3. В ответ на колонизацию энтеробактериями, условно-патогенными для человека, растение-хозяин отвечает активацией паттерн-индуцированного иммунитета (PTI) уже в первые минуты после инфицирования. Отсутствие специфических факторов патогенности, аналогичных таковым для фитопатогенов, приводит к тому, что контаминированное растение, как правило, не проявляет симптомов поражения и не способно быстро элиминировать из тканей эти микроорганизмы.
  4. Условно-патогенные энтеробактерии при попадании во внешнюю среду персистируют в растительных тканях, что позволяет считать растения одним из резервуаров, способствующих сохранению этих микроорганизмов во внешней среде.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ





Результаты исследований были представлены: на Всероссийской научной конференции, "Стрессовые белки растений", Иркутск, 2004; Межрегиональной научно-практической конференции «Биология микроорганизмов и их научно-практическое использование», Иркутск, 2004; Региональной научно-практической конференции «Пищевые технологии, качество и безопасность продуктов питания», Иркутск, 2006; семинаре врачей-эпидемиологов «Эпидемиология кишечных инфекций», Иркутск, 2006; Научно-практической конференции, посвященной 50-летию Иркутского НИИСХ «Роль сельскохозяйственной науки в развитии АПК Приангарья», Иркутск, 2007; Всероссийской научной конференции «Устойчивость растений к неблагоприятным факторам внешней среды», Иркутск, СИФИБР, 2007; Всероссийской молодежной научно-практической конференции «Пищевые технологии, качество и безопасность продуктов питания», Иркутск, ИрГТУ, 2007; Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы Права, Экономики и Управления СИПЭУ», Иркутск, 2008; 2-м межрегиональном семинаре «Организация санитарно-эпидемиологического мониторинга за острыми кишечными инфекциями», Иркутск, 2008; II Всероссийской научно-практической конференции «Развитие физико-химической биологии и биотехнологии на современном этапе», Иркутск, 2008; Всероссийской научной конференции «Устойчивость растений к неблагоприятным факторам внешней среды», Иркутск, 2009; V Всероссийской конференции молодых ученых, Саратов, 2010; Международной научной конференции «Проблемы экологии: чтения памяти М. М. Кожова», Иркутск, 2010; VII Съезде Общества физиологов растений России «Физиология растений – фундаментальная основа экологии и инновационных биотехнологий», Нижний Новгород, 2011; II Международной научно-практической конференции «Особенности формирования здорового образа жизни: факторы и условия», Улан-Удэ, 2012; научной конференции с международным участием «Фундаментальные и прикладные аспекты инфекционной патологии», посвященной 100-летнему юбилею ИЭМ ФГБУ «НЦ ПЗСРЧ» СО РАМН, Иркутск, 2012.

ЛИЧНЫЙ ВКЛАД АВТОРА

Автору принадлежит ведущая роль в выборе направления исследования, подборе методов исследования и анализе полученных результатов. Все результаты, представленные в работе, получены при личном участии автора.

ПУБЛИКАЦИИ

По теме диссертации опубликовано 52 работы, из них 16 в журналах, рекомендованных ВАК для публикации материалов докторских диссертаций и 2 - монографии.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ

Диссертационная работа изложена на 291 странице машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, методической части, результатов исследования и их обсуждения, заключения, выводов и списка цитируемой литературы. Работа включает 21 таблицу и 74 рисунка. Список литературы состоит из 377 источников, в том числе 304 зарубежных.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

    1. Объекты исследования

Микроорганизмы. В работе использовались: условно-патогенные энтеробактерии, выделенные от людей, больных острыми кишечными инфекциями, поступивших на лечение в Иркутскую областную инфекционную больницу – E. cloacae, E. aerogenes, K. pneumoniae, P. mirabilis, M. morganii, C. freundii; патогенные энтеробактерии Sh. sonnei и Sh. flexneri, выделенные от людей, больных дизентерией, поступивших на лечение в Иркутскую областную инфекционную больницу ; E. coli штамм XL-1Blue (Fermentas, Латвия); фитопатогены - Clavibacter michiganensis subsp. sepedonicus штамм 5369 (вирулентный, мукоидный), штамм CsR14 (вирулентный, мукоидный), полученные из НИИ картофельного хозяйства (пос. Коренево, Московская обл.) и Pectobacterium carotovorum штамм ВКМ В-1247, полученный из Всероссийской коллекции микроорганизмов (ИБФМ им. Г. К. Скрябина РАН, Пущино).

Растения. Картофель in vitro (Solanum tuberosum L.), сортов Луговской – устойчивый и Лукьяновский (Украинский НИИ картофельного хозяйства), восприимчивый к бактериальному фитопатогену C. michiganensis subsp. sepedonicus. Суспензионные культуры клеток картофеля (Solanum tuberosum L.) сорта Жуковский ранний и табака (Nicotiana tabacum). Семена растений салата (Lactuca sativa L.), сорт Крупнокочанный, сорт Кучерявец Одесский; редиса (Raphanus sativus), сорт Жара; капусты белокочанной (Brassica rapa), сорт Казачок Супер; гороха (Pisum sativum), сорт Аксайский усатый.

Объем проведенных исследований представлен в таблице 1.

    1. Материалы и методы

Для выделения бактерий из эндосферы проводили дезинфекцию поверхности растений с помощью 0,7 % раствора гипохлорита натрия. После этого растительный материал гомогенизировали и высевали в чашки Петри с МПА и со средой Эндо. Идентификацию бактерий проводили с использованием системы ММТЕ1 и ММТЕ2 (Multimicrotest systems for biochemical identification of Enterobacteriaceae).



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 7 |
 


Похожие работы:







 
2013 www.деньсилы.рф - «МЕДИЦИНА-ЛЕЧЕНИЕ-ОЗДОРОВЛЕНИЕ»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.