Помощь студентам в учебе
Формирование биопленок штаммами Pseudomonas на инертных поверхностях
|
Список сокращений и условных обозначений
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Биопленки как форма существования бактерий в природе
1.2. Этапы формирования биопленок
1.3. Структурная организация биопленок
1.4. Характеристика бактерий рода Pseudomonas и их распространение в природе
1.5 Роль биопленок в природе и инфекционной патологии человека
1.6 Методы борьбы с биопленками
1.7. Методы определения чувствительности к антимикробным препаратам ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
2.1. Объекты исследования
2.2 Оборудование
2.3. Питательные среды для культивирования бактерий
2.4. Определение антибиотикоустойчивости бактерий
2.5. Определение интенсивности биопленкообразования методом связывания красителя
2.6. Статистическая обработка результатов
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Определение антибактериальной устойчивости Pseudomonas sp штаммов 102 и 103.
3.2. Подбор оптимальных условий для оценки эффективности биопленкообразования Pseudomonas sp штаммов 102 и 103 на инертных поверхностях.
3.3. Изучение влияния ДДС на рост биопленок Pseudomonas sp штаммов 102 и 103 на инертных поверхностях.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Биопленки как форма существования бактерий в природе
1.2. Этапы формирования биопленок
1.3. Структурная организация биопленок
1.4. Характеристика бактерий рода Pseudomonas и их распространение в природе
1.5 Роль биопленок в природе и инфекционной патологии человека
1.6 Методы борьбы с биопленками
1.7. Методы определения чувствительности к антимикробным препаратам ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
2.1. Объекты исследования
2.2 Оборудование
2.3. Питательные среды для культивирования бактерий
2.4. Определение антибиотикоустойчивости бактерий
2.5. Определение интенсивности биопленкообразования методом связывания красителя
2.6. Статистическая обработка результатов
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Определение антибактериальной устойчивости Pseudomonas sp штаммов 102 и 103.
3.2. Подбор оптимальных условий для оценки эффективности биопленкообразования Pseudomonas sp штаммов 102 и 103 на инертных поверхностях.
3.3. Изучение влияния ДДС на рост биопленок Pseudomonas sp штаммов 102 и 103 на инертных поверхностях.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Актуальность темы исследования.
Повсеместно в природе большинство бактерий существует в форме биопленок. Биопленка представляет собой архитектурно сложно организованное сообщество бактерий, прикрепленных к биотической или небиотической поверхности и заключенных во внеклеточный матрикс, продуцируемый самими бактериями, состоящий из полисахаридов, ДНК и белков. В биопленке у бактерий меняются физиологические процессы, осуществляется особая система регуляции экспрессии генов всего сообщества. Полимерный матрикс защищает бактерии от стрессового воздействия окружающей среды, в частности биопленки значительно устойчивее к действию противомикробных препаратов, обеззараживающих средств. Таким образом, существование в форме биопленок дает значительные преимущества в выживании бактериям по сравнению со свободноживущим состоянием [48].
Биопленкообразование вызывает огромный интерес исследователей в последние десятилетия, прежде всего потому, что большая часть бактериальных инфекций протекает с образованием биопленок, что создает значительные сложности при лечении. Также большое значение для сельского хозяйства имеет изучение условий биопленкообразования полезных почвенных бактерий, способных улучшать рост и продуктивность растений [48].
Pseudomonas - грамотрицательные бактерии, повсеместно распространенные в природе. Данные бактерии приспособлены к росту и выживанию в широком диапазоне температур, влажности, кислотности и других факторов среды. В науке псевдомонады являются широко используемым модельным объектом исследования вследствие огромного практического значения для человека. Хорошо известна способность данных бактерий формировать биопленки на различных поверхностях. Так, почвенные Plant Growth-Promoting Rhizobacteria (PGPR) псевдомонады применяются в сельском хозяйстве в качестве ростостимулирующих штаммов, которые образуют биопленки в почве и на корнях растений. В медицинской практике огромную проблему создают псевдомонады, образующие биопленки на поверхности кожи, внутренних органов при различных заболеваниях, а также на инертных поверхностях: катетерах, оборудовании, посуде [7].
Исследование факторов биопленкообразования условно¬
патогенных PGPR штаммов псевдомонад на инертных поверхностях может помочь расширить наши знания об условиях культивирования и использовании данных бактерий в сельском хозяйстве и также может быть полезным для решения проблемы предотвращения нежелательного биопленкообразования.
Целью исследования являлось изучение условий формирования биопленок почвенными штаммами Pseudomonas sp 102 и 103 на инертных поверхностях на примере полистироловых планшетов.
Задачи исследования:
1. Подбор оптимальных условий для оценки эффективности
биопленкообразования на поверхности полистироловых
планшетов бактериями Pseudomonas sp. штаммы 102 и 103.
2. Изучение влияния факторов среды на рост биопленок, образуемых бактериями Pseudomonas sp 102 и 103 на поверхности полистироловых планшетов.
3. Микроскопия биопленок, формируемых на поверхности полистироловых планшетов.
Повсеместно в природе большинство бактерий существует в форме биопленок. Биопленка представляет собой архитектурно сложно организованное сообщество бактерий, прикрепленных к биотической или небиотической поверхности и заключенных во внеклеточный матрикс, продуцируемый самими бактериями, состоящий из полисахаридов, ДНК и белков. В биопленке у бактерий меняются физиологические процессы, осуществляется особая система регуляции экспрессии генов всего сообщества. Полимерный матрикс защищает бактерии от стрессового воздействия окружающей среды, в частности биопленки значительно устойчивее к действию противомикробных препаратов, обеззараживающих средств. Таким образом, существование в форме биопленок дает значительные преимущества в выживании бактериям по сравнению со свободноживущим состоянием [48].
Биопленкообразование вызывает огромный интерес исследователей в последние десятилетия, прежде всего потому, что большая часть бактериальных инфекций протекает с образованием биопленок, что создает значительные сложности при лечении. Также большое значение для сельского хозяйства имеет изучение условий биопленкообразования полезных почвенных бактерий, способных улучшать рост и продуктивность растений [48].
Pseudomonas - грамотрицательные бактерии, повсеместно распространенные в природе. Данные бактерии приспособлены к росту и выживанию в широком диапазоне температур, влажности, кислотности и других факторов среды. В науке псевдомонады являются широко используемым модельным объектом исследования вследствие огромного практического значения для человека. Хорошо известна способность данных бактерий формировать биопленки на различных поверхностях. Так, почвенные Plant Growth-Promoting Rhizobacteria (PGPR) псевдомонады применяются в сельском хозяйстве в качестве ростостимулирующих штаммов, которые образуют биопленки в почве и на корнях растений. В медицинской практике огромную проблему создают псевдомонады, образующие биопленки на поверхности кожи, внутренних органов при различных заболеваниях, а также на инертных поверхностях: катетерах, оборудовании, посуде [7].
Исследование факторов биопленкообразования условно¬
патогенных PGPR штаммов псевдомонад на инертных поверхностях может помочь расширить наши знания об условиях культивирования и использовании данных бактерий в сельском хозяйстве и также может быть полезным для решения проблемы предотвращения нежелательного биопленкообразования.
Целью исследования являлось изучение условий формирования биопленок почвенными штаммами Pseudomonas sp 102 и 103 на инертных поверхностях на примере полистироловых планшетов.
Задачи исследования:
1. Подбор оптимальных условий для оценки эффективности
биопленкообразования на поверхности полистироловых
планшетов бактериями Pseudomonas sp. штаммы 102 и 103.
2. Изучение влияния факторов среды на рост биопленок, образуемых бактериями Pseudomonas sp 102 и 103 на поверхности полистироловых планшетов.
3. Микроскопия биопленок, формируемых на поверхности полистироловых планшетов.
Грамотрицательные бактерии Pseudomonas sp широко распространены в природе. Данные бактерии обитают в почве и ризосфере растений, в морских и пресноводных водоемах, в нефтяных и рудных месторождениях. Псевдомонады оказывают чрезвычайно большое влияние на человечество в различных областях: медицине, промышленности, сельском хозяйстве. Псевдомонады используют в сельском хозяйстве в качестве биоудобрений для улучшения роста и продуктивности растений. Бактерии данного рода могут служить источником антибиотиков, противоопухолевых препаратов, витаминов и аминокислот. Псевдомонады активно используются для борьбы с загрязнением окружающей среды. В тоже время род Pseudomonas включает множество патогенных для растений, животных и человека штаммов, которые являются возбудителями опасных заболеваний.
Как большинство бактерий, псевдомонады способны к образованию биопленок, которые представляют собой сообщество микроорганизмов, фиксированных на различных поверхностях. В биопленках, в отличие от свободноживущего состояния, бактерии в большей степени защищены от агрессивного воздействия окружающей среды, в том числе от воздействия противомикробных препаратов. Устойчивость биопленок, образуемых псевдомонадами, к антибиотикотерапии создает огромные проблемы в медицине. Большинство бактериальных инфекций, в том числе вызванных псевдомонадами, протекает с образованием биопленок, поэтому большое значение имеют исследования, направленные на изучение условий биопленкообразования бактерий на различных поверхностях, результаты которых могут быть использованы для подавления роста бактерий. В тоже время, подобные исследования в отношении полезных штаммов псевдомонад позволят создать благоприятные условия для роста и эффективного биопленкообразования бактерий.
В данной работе в качестве объектов исследования были использованы штаммы Pseudomonas sp. 102 и 103 из коллекции клубеньковых и
ризосферных бактерий “Симбионт” ИБГ УФИЦ РАН, выделенные из клубеньков дикорастущих бобовых растений Южного Урала. В данной работе с помощью диско-диффузионного метода была определена антибактериальная устойчивость шт. 102 и 103 Pseudomonas sp. к антибиотикам Am, Tc, Gm. Показано, что наиболее чувствительны данные штаммы оказались к Gm. Наибольшая устойчивость была выявлена к Am. Проведен подбор оптимальных условий для оценки эффективности биопленкообразования на поверхности полистироловых
планшетов штаммами Pseudomonas sp. 102 и 103. Показано, что данные штаммы способны формировать зрелые биопленки на поверхности полистироловых планшетов, как в бедных, так и в богатых питательными веществами средах в широком температурном диапазоне.
Было исследовано влияние различных концентраций поверхностно-активного вещества ДДС на формирование биопленок на поверхности полистироловых планшетов. Показано, что в отношении исследованных штаммов ДДС оказался эффективным антибиопленочным агентом. При концентрациях 0,05% и 0,1% ДДС оказывал ингибирующее действие на образование биопленок, что связано, вероятно, с антимикробными свойствами данного вещества.
Были проведены микроскопические исследования биопленок штаммов Pseudomonas sp 102 и 103, формируемых на поверхности полистироловых планшетов в различных питательных средах, в присутствии различных концентрации ДДС. Показано, что шт. 102 и 103 псевдомонад оказались способны образовывать зрелые биопленки на всех исследованных инертных поверхностях как в бедных, так и в богатых питательными веществами средах.
Как большинство бактерий, псевдомонады способны к образованию биопленок, которые представляют собой сообщество микроорганизмов, фиксированных на различных поверхностях. В биопленках, в отличие от свободноживущего состояния, бактерии в большей степени защищены от агрессивного воздействия окружающей среды, в том числе от воздействия противомикробных препаратов. Устойчивость биопленок, образуемых псевдомонадами, к антибиотикотерапии создает огромные проблемы в медицине. Большинство бактериальных инфекций, в том числе вызванных псевдомонадами, протекает с образованием биопленок, поэтому большое значение имеют исследования, направленные на изучение условий биопленкообразования бактерий на различных поверхностях, результаты которых могут быть использованы для подавления роста бактерий. В тоже время, подобные исследования в отношении полезных штаммов псевдомонад позволят создать благоприятные условия для роста и эффективного биопленкообразования бактерий.
В данной работе в качестве объектов исследования были использованы штаммы Pseudomonas sp. 102 и 103 из коллекции клубеньковых и
ризосферных бактерий “Симбионт” ИБГ УФИЦ РАН, выделенные из клубеньков дикорастущих бобовых растений Южного Урала. В данной работе с помощью диско-диффузионного метода была определена антибактериальная устойчивость шт. 102 и 103 Pseudomonas sp. к антибиотикам Am, Tc, Gm. Показано, что наиболее чувствительны данные штаммы оказались к Gm. Наибольшая устойчивость была выявлена к Am. Проведен подбор оптимальных условий для оценки эффективности биопленкообразования на поверхности полистироловых
планшетов штаммами Pseudomonas sp. 102 и 103. Показано, что данные штаммы способны формировать зрелые биопленки на поверхности полистироловых планшетов, как в бедных, так и в богатых питательными веществами средах в широком температурном диапазоне.
Было исследовано влияние различных концентраций поверхностно-активного вещества ДДС на формирование биопленок на поверхности полистироловых планшетов. Показано, что в отношении исследованных штаммов ДДС оказался эффективным антибиопленочным агентом. При концентрациях 0,05% и 0,1% ДДС оказывал ингибирующее действие на образование биопленок, что связано, вероятно, с антимикробными свойствами данного вещества.
Были проведены микроскопические исследования биопленок штаммов Pseudomonas sp 102 и 103, формируемых на поверхности полистироловых планшетов в различных питательных средах, в присутствии различных концентрации ДДС. Показано, что шт. 102 и 103 псевдомонад оказались способны образовывать зрелые биопленки на всех исследованных инертных поверхностях как в бедных, так и в богатых питательными веществами средах.
