Влияние растительных метаболитов на развитие сворминга и микробных биопленок

Аннотация: Работа посвящена изучению влияния растительных метаболитов на образование и развитие биопленок и сворминга (микробных подвижных колоний). Исследования позволят расширить спектр лекарственных растений и растительных метаболитов, найти новые способы борьбы с микробными биопленками для успешного лечения различных заболеваний.

Объект исследования: Подбел многолистный Andromeda polyfolia, Манжетка городковатая Alchemilla subcrenata, Колхицин (Colchicine) – алкалоид клубнелуковиц безвременника великолепного (Colchicum Speciosum Stev.) семейства лилейных. Бактерии: Pectobacterium carotovorum штамм В-1247, Escherichia coli штамм XL1-Blue.

Предмет исследования: процесс образования биопленок и сворминга в лабораторных условиях.

В составе биопленок бактерии более устойчивы к действию антибиотиков и дезинфектантов, что создает серьезные проблемы в борьбе с инфекционной заболеваемостью человека, животных и растений. Для изучения воздействия экстрактов лекарственных растений на образование микробных биопленок использовали 96-луночные планшеты. В каждую лунку вносили по 150 мкл смеси, состоящей из 113 мкл суспензии исследуемого штамма микроорганизма и 37 мкл исследуемых экстрактов. Планшеты культивировали трое суток при 31 ºС. На 4 сутки измеряли оптическую плотность биопленок. Было установлено, что спиртовые экстракты подбела и манжетки обладают способностью снижать образование биопленок исследуемых видов бактерий.

Одним из основных компонентов матрикса биопленки является полисахарид целлюлоза. Мы определяли его с помощью выращивания бактерий на среде с красителем-индикатором Конго красным (концентрация 0,08 г на 100 мл). Если бактерии способны синтезировать целлюлозу, то они окрашиваются в чёрный цвет. Было установлено, что P. carotovorum синтезирует этот полисахарид.

 

Рис. 1. Реакция Pectobacterium carotovorum на специфический краситель Конго красный.

Рис. 2. МПБ без колхицина

Рис. 3. МПБ + колхицин 100 мг/л

Рис. 4. МПБ + колхицин 1 мг/л

Так как экстракты состоят из множества соединений, обладающих разнонаправленным действием на микроорганизмы, влияние экстрактов не удается выяснить. Поэтому на следующем этапе исследования мы работали с отдельными растительными метаболитами. Наиболее интересные результаты были получены при изучении действия колхицина. Оказалось, что этот алкалоид значимо снижает биопленкообразование у P. carotovorum.

На следующем этапе исследовали влияние колхицина на сворминг P. carotovorum. Исследования проводили на МПБ (мясопептонный бульон) с добавлением колхицина в концентрации 100 мг/л и 1 мг/л. Оказалось, что это соединение несколько стимулировало подвижность бактерий по типу сворминга. Это можно объяснить тем, что подвижные и прикрепленный образы жизни бактерий часто являются противоположными и вполне возможно, что вещества, ингибирующие биопленкообразование, будут стимулировать подвижность клеток по типу сворминга.

В результате проделанной работы было установлено, что экстракты манжетки обладают выраженным бактерицидным действием на P. carotovorum и бактериостатическим − E. coli. Колхицин обладает ингибирующим действием на биопленки Pectobacterium carotovorum. Колхицин стимулирует развитие сворминга Pectobacterium carotovorum.

Список литературы

1. Зависимость образования биопленок Pectobacterium carotovorum от источника углерода / А. Л. Турская, А. А. Ульданова, А. В. Степановa, Ю. С. Букин, В. В. Верхотуров, В. К. Гайдаc, Ю. А. Маркова // Микробиология. 2017. Том 86. № 1. С. 47-53.
2. Романова Ю. М. и др. Образование биоплёнок – пример «социального» поведения бактерий // Микробиология. 2006. Т. 75. С. 556-561.
3. Николаев Ю. А., Плакунов В. К. Биопленка – «Город микробов» или аналог многоклеточного организма? // Микробиология. 2007. Том 76. № 2. С. 149-163.

 

Материал поступил в редакцию 10.06.2018
© Никулина А. Р., Турская А. Л., Бубнова Л. В., Маркова Ю. А., 2018