Список сокращений и условных обозначений 3
ВВЕДЕНИЕ 4
Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 7
1.1. Антибиотики, виды и механизмы действия 7
1.2. Процессы культивирования микроорганизмов 10
1.3. Оксидативные процессы и окислительный стресс 14
1.3. Регистрация хемилюминесценции как метод исследования
оксидативных процессов 16
1.4. Оксидативные процессы и окислительный стресс при
культивировании микроорганизмов 20
1.5. Роль оксидативного стресса в повреждении молекулярных
структур микроорганизмов 24
Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 30
2.1. Материалы исследования 30
2.2. Методы исследования 30
Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ 35
3.1. Оксидативные процессы в средах культивирования Escherichia
coli при добавлении антибиотиков 35
3.2. Оксидативные процессы в средах культивирования Pseudomonas
aeruginosa при добавлении антибиотиков 37
3.3. Сравнение действия антибиотиков на оксидативные процессы при
культивировании Escherichia coli и Pseudomonas aeruginosa 39
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 41
ВЫВОДЫ 44
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 45
ПРИЛОЖЕНИЕ 65
Актуальность исследования. Антибиотики — это неотъемлемые средства лечения инфекционных заболеваний, однако, их чрезмерное использование, а также неправильная их применение, приводят к серьезному росту антибиотикорезистентности. В связи с этим, на первом месте стоит изучение механизмов действия данной группы препаратов.
Преимущественными механизмами действия антибиотиков на бактериальные клетки являются: нарушение синтеза клеточной стенки, нарушение синтеза белков и нуклеиновых кислот, а также действие на мембрану клетки. Кроме этого, было обнаружено, что некоторые антибиотики вызывают окислительный стресс у бактериальных клеток, что дополнительно усиливает их бактерицидный эффект.
Оценка эффективности антибиотиков в реальных условиях происходит непосредственно при лечении пациентов. В то же время, in vitro методы оценки эффективности механизмов действия антибиотиков на бактериальные клетки не разработаны. Поэтому, в настоящее время актуальной является разработка экспресс-методов, позволяющих определить микробицидные эффекты антибиотиков посредством индукции окислительного стресса. Антиокислительная активность - это один из важнейших характеристик питательных сред. Она позволяет избежать образования свободных радикалов, таких как активные формы кислорода (АФК) и пероксидные липидные радикалы [10]. Феномен окислительного стресса связан с избыточным образованием свободных радикалов. Этот процесс является универсальным причиной повреждения клеточных структур и молекул, а также приводит к апоптозу и некрозу. Снижение уровня антиоксидантов в среде культивирования свидетельствует о прогрессировании окислительного стресса у бактерий [9].
Один из наиболее чувствительных методов для определения антиокислительной активности субстратов - это метод регистрации хемилюминесценции. Хемилюминесценция (ХЛ) - это свечение, которое возникает при взаимодействии свободных радикалов. Широкие возможности усиления свечения имеются при добавлении различных веществ, в том числе люциногена и люминола. [51].
В прикладном плане, применение хемилюминесцентных методов позволит разработать экспресс-методы определения функционального состояния микроорганизмов, их способности сопротивляться свободно-радикальным процессам, контролировать условия их роста и может явиться одним из оснований для создания новых питательных сред. Сказанным и предопределен выбор темы магистерской диссертации.
Цель исследования: оценка оксидативных процессов в средах культивирования микроорганизмов при добавлении антибиотиков.
Задачи исследования.
1. Оценить оксидативные процессы в средах культивирования Escherichia coli при добавлении антибиотиков
2. Оценить оксидативные процессы в средах культивирования Pseudomonas aeruginosa при добавлении антибиотиков
3. Дать сравнительную оценку действия антибиотиков на оксидативные процессы при культивировании Escherichia coli и Pseudomonas aeruginosa
4. Охарактеризовать практическое применение хемилюминесцентного метода для оценки действия антибиотиков через индукцию окислительного стресса
Научная новизна диссертационного исследования заключается в том, что уточняется роль окислительного стресса, как механизма, вовлеченного в бактерицидное действие антибиотиков. Дана сравнительная оценка действия разных антибиотиков на разные бактерии.
Теоретическая значимость диссертационного исследования заключается в том, что антибиотики могут иметь различный механизм действия на клетки, и не всегда они одинаково влияют на оксидативные процессы.
Научно практическое значение диссертационного исследования заключается в разработке основанных на регистрации хемилюминесценции экспресс-методов оценки действия антибиотиков через индукцию окислительного стресса.
1. При добавлении антибиотиков отмечалось усиление оксидативных процессов в средах культивирования Escherichia coli. При этом, были установлены достоверные различия между действием антибиотиков: более выраженное воздействие вызывал Гентамицин, далее следовал Цефтриаксон, а затем Хлорамфеникол
2. При добавлении антибиотиков отмечалось усиление оксидативных процессов в средах культивирования Pseudomonas aeruginosa. Гентамицин и Хлорамфеникол вызывали равное увеличение уровня оксидативных процессов, и их действие статистически не различалось. А Цефтриаксон не оказал вообще влияния на параметры оксидативных процессов.
3. При культивировании Escherichia coli все исследуемые антибиотики вызывали усиление оксидативных процессов, а при культивировании Pseudomonas aeruginosa такое усиление вызывали только Хлорамфеникол и Гентамицин.
4. Регистрация хемилюминесценции может рассматриваться в качестве метода оценки действия антибиотиков через индукцию окислительного стресса
