Окислительные повреждения и антиоксидантный ответ бактерий Acinetobacter calcoaceticus, Pseudomonas putida и Rhodococcus erythropolis при обработке антибиотиками

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В работе исследованы окислительные повреждения и уровень антиоксидантного ответа в клетках Acinetobacter calcoaceticus, Pseudomonas putida и Rhodococcus erythropolis под действием таких антибиотиков, как ампициллин, азитромицин, рифампицин, тетрациклин и цефтриаксон. Проведена оценка уровня карбоксилирования белков и перекисного окисления липидов (ПОЛ), а также активности супероксиддисмутазы (СОД), каталазы, глутатионредуктазы (ГР) и уровня глутатиона через 3 и 6 ч после обработки бактерий антибиотиками. Установлено, что индукция СОД происходила раньше и являлась более активной, чем индукция каталазы. У A. calcoaceticus СОД индуцировалась совместно с карбоксилированием белков и, вероятно, защищала их от окислительных повреждений, а индукция каталазы коррелировала с ПОЛ. Отмечена положительная корреляция между активностью каталазы и содержанием глутатиона у R. erythropolis. Активность каталазы при воздействии исследованных антибиотиков возрастала незначительно и даже снижалась, что связано с незначительным уровнем ПОЛ у большинства прокариот. Вместе с тем низкая активность каталазы могла способствовать дестабилизации генома в результате окислительного стресса и усилению адаптивной эволюции бактерий.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

И. С. Сазыкин

Южный федеральный университет

Email: samara@sfedu.ru
Россия, Ростов-на-Дону, 344090

А. А. Плотников

Южный федеральный университет

Email: samara@sfedu.ru
Россия, Ростов-на-Дону, 344090

О. Д. Лановая

Южный федеральный университет,

Email: samara@sfedu.ru
Россия, Ростов-на-Дону, 344090

К. А. Онасенко

Южный федеральный университет

Email: samara@sfedu.ru
Россия, Ростов-на-Дону, 344090

А. Е. Полиниченко

Южный федеральный университет

Email: samara@sfedu.ru
Россия, Ростов-на-Дону, 344090

А. С. Мезга

Южный федеральный университет

Email: samara@sfedu.ru
Россия, Ростов-на-Дону, 344090

Т. Н. Ажогина

Южный федеральный университет

Email: samara@sfedu.ru
Россия, Ростов-на-Дону, 344090

А. Р. Лицевич

Южный федеральный университет

Email: samara@sfedu.ru
Россия, Ростов-на-Дону, 344090

М. А. Сазыкина

Южный федеральный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: samara@sfedu.ru
Россия, Ростов-на-Дону, 344090

Список литературы

  1. Yoneyama H., Katsumata R. // Biosci. Biotechnol. Biochem. 2006. V. 70. № 5. P. 1060–1075.
  2. Фурман Ю.В., Артюшкова Е. Б., Аниканов А. В. // Актуальные проблемы социально-гуманитарного и научно-технического знания. 2019. № 1. С. 1–3.
  3. Пескин А.В. // Биохимия. 1997. Т. 62. № 12. С. 1571–1578.
  4. Imlay J.A. // Cur. Opin. Microbiol. 2015. V. 24. P. 124–131.
  5. Sazykin I.S., Sazykina M. A. // Gene. 2023. V. 857. P. 147170. https://doi.org/10.1016/j.gene.2023.147170
  6. Goyal A. // iScience. 2022. V. 25. № 5. P. 104312.
  7. Levine R.L., Garland D., Oliver C. N., Amici A., Climent I., Lenz A. G. et al. // Methods Enzymol. 1990. V. 186. P. 464–478.
  8. Дубинина Е.Е., Бурмистров С. О., Ходов Д. А., Поротов Г. Е. // Вопросы медицинской химии. 1995. Т. 41. № 1. С. 24–26.
  9. Стальная И.Д., Гаришвили Т. Г. // Современные методы в биохимии. 1977. Т. 2. № 3. С. 66–68.
  10. Королюк М. А., Иванова Л. К., Майорова И. Г., Токарева В. А. //Лабораторное дело. 1988. № 4. С. 44–47.
  11. Сирота Т.В. // Вопросы медицинской химии. 1999. Т. 45. № 3. С. 263–272.
  12. Ellman G.L. // Arch. Biochem. Biophys. 1959. V. 82. № 1. P. 70–77.
  13. Юсупова Л.Б. // Лабораторное дело. 1989. Т. 4. № 19–21. С. 13.
  14. Wanarska E., Mielko K. A., Maliszewska I., Młynarz P. // Sci. Rep. 2022. V. 12. № 1. P. 1913.
  15. Shin B., Park C., Park W. //Appl. Microbiol. Biotechnol. 2020. Т. 104. С. 1423–1435.
  16. Belenky P., Ye J. D., Porter C. B., Cohen N. R., Lobritz M. A., Ferrante T. et al. // Cell Rep. 2015. V. 13. № 5. P. 968–980.
  17. Brogden R.N., Ward A. // Drugs. 1988. V. 35. № 6. P. 604–645.
  18. Постникова Л.Б., Соодаева С. К., Климанов И. А., Кубышева Н. И., Афиногенов К. И., Глухова М. В., Никитина Л. Ю. // Пульмонология. 2017. V. 27. № 5. P. 664–671.
  19. Куликова Н. А. // Международный студенческий научный вестник. 2017. № 4–5. С. 614–615.
  20. Weimer A., Kohlstedt M., Volke D. C., Nikel P. I., Wittmann C. // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2020. V. 104. P. 7745–7766.S
  21. Nikel P. I., Fuhrer T., Chavarría M., Sánchez-Pascuala A., Sauer U., de Lorenzo V. // ISME J. 2021. V. 15. № 6. P. 1751–1766.
  22. Van Acker H., Gielis J., Acke M., Cools F., Cos P., Coenye T. // PloS One. 2016. V. 11. № 7. e0159837. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0159837
  23. Pátek M., Grulich M., Nešvera J. // Biotechnol. Adv. 2021. V. 53. P. 107698.
  24. Urbano S. B., Di Capua C., Cortez N., Farías M. E., Alvarez H. M. // Extremophiles. 2014. V. 18. P. 375–384.
  25. Meireles A., Faia S., Giaouris E., Simões M. // Biofouling. 2018. V. 34. № 10. P. 1150–1160.
  26. Ren X., Zou L., Holmgren A. // Curr. Med. Chem. 2020. V. 27. № 12. P. 1922–1939. https://doi.org/10.2174/0929867326666191007163654
  27. Cleeland R., Squires E. // Am. J. Med. 1984. V. 77. (4C). P. 3–11.
  28. Mourenza Á., Gil J. A., Mateos L. M., Letek M. // Antioxidants. 2020. V. 9. № 5. P. 361.
  29. Aguilera J., Rautenberger R. // Oxidative Stress in Aquatic Ecosystems. 2011. P. 58–71. https://doi.org/10.1002/9781444345988.ch4
  30. Martins D., McKay G., Sampathkumar G., Khakimova M., English A. M., Nguyen D. // PNAS. 2018. V. 115. № 39. P. 9797–9802.
  31. Heindorf M., Kadari M., Heider C., Skiebe E., Wilharm G. // PloS One. 2014. V. 9. № 7. P. e101033.
  32. Retsema J., Girard A., Schelkly W., Manousos M., Anderson M., Bright G. et al. // Antimicrob. Agents Сhemother. 1987. V. 31. № 12. P. 1939–1947.
  33. Mirzaei R., Mesdaghinia A., Hoseini S. S., Yunesian M. // Chemosphere. 2019. V. 221. P. 55–66.
  34. Ramanathan S., Arunachalam K., Chandran S., Selvaraj R., Shunmugiah K. P., Arumugam V. R. // J. Аppl. Microbiol. 2018. V. 125. № 1. P. 56–71. https://doi.org/10.1111/jam.13741.
  35. Zhang Y.N., Duan K. M. // Sci. China C Life Sci. 2009. V. 52. № 6. P. 501–505.
  36. Daschner F.D., Frank U. // Infection. 1989. V. 17. № 4. P. 272–274.
  37. Gnann Jr J. W., Goetter W. E., Elliott A. M., Cobbs C. G. // Antimicrob. Agents Chemother // 1982. V. 22. № 1. P. 1–9.
  38. El-Barbary M.I., Hal A. M. // J. Aquac. Res. Development. 2017. V. 8. № 7. P. 1–7. https://doi.org/10.4172/2155-9546.1000499
  39. Konikkat S., Scribner M. R., Eutsey R., Hiller N. L., Cooper V. S., McManus J. // PLoS genetics. 2021. V. 17. № 7: e1009634. https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1009634
  40. Elbehiry A., Marzouk E., Aldubaib M., Moussa I., Abalkhail A., Ibrahem M. et al. // AMB Express. 2022. V. 12. № 1. P. 53. https://doi.org/10.1186/s13568-022-01390-1
  41. Plaggenborg R., Overhage J., Loos A., Archer J. A. C., Lessard P., Sinskey A. J. et al. // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2006. V. 72. № 4. P. 745–755.
  42. Stancu M. M. // J. Environ. Sci. (Shina) 2014. V. 26. № 10. P. 2065–2075. https://doi.org/10.1016/j.jes.2014.08.006
  43. Yamshchikov A.V., Schuetz A., Lyon G. M. // Lancet Infecti. Dis. 2010. V. 10. № 5. P. 350–359.
  44. McNeil M.M., Brown J. M. // Eur. J. Epidemiol. 1992. V. 8. № 3. P. 437–443.
  45. Asoh N., Watanabe H., Fines-Guyon M., Watanabe K., Oishi K., Kositsakulchai W. et al. // J. Clin. Microbiol. 2003. V. 41. № 6. P. 2337–2340.
  46. Vaubourgeix J., Lin G., Dhar N., Chenouard N., Jiang X., Botella H. et al. // Cell Host & Microbe. 2015. V. 17. № 2. P. 178–190.
  47. Nyström T. // EMBO J. 2005. V. 24. № 7. P. 1311–1317.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Содержание карбонильных групп (нМ фенилгидразонов/мг белка) в белках исследуемых штаммов бактерий после обработки антибиотиками: 1 — контроль; 2 — азитромицин; 3 — ампициллин; 4 — рифампицин; 5 — тетрациклин; 6 — цефтриаксон; а — 3 ч, б — 6 ч. * Отличия статистически достоверны при p < 0.05.

Скачать (179KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Перекисное окисление липидов (МДА, нМ/мл) у исследуемых штаммов бактерий после обработки антибиотиками: 1 — контроль; 2 — азитромицин; 3 — ампициллин; 4 — рифампицин; 5 — тетрациклин; 6 — цефтриаксон; а — 3 ч, б — 6 ч. * Отличия статистически достоверны при p < 0.05.

Скачать (178KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Активность СОД (у. е./мг белка × мин) при воздействии антибиотиков на исследуемые штаммы бактерий: 1 — контроль; 2 — азитромицин; 3 — ампициллин; 4 — рифампицин; 5 — тетрациклин; 6 — цефтриаксон; а — 3 ч, б — 6 ч. * Отличия статистически достоверны при p < 0.05.

Скачать (149KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Активность каталазы (нМ H2O2/мг белка) при воздействии антибиотиков на исследуемые штаммы бактерий: 1 — контроль; 2 — азитромицин; 3 — ампициллин; 4 — рифампицин; 5 — тетрациклин; 6 — цефтриаксон; а — 3 ч, б — 6 ч. * Отличия статистически достоверны при p < 0.05.

Скачать (184KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Концентрация глутатиона (мкМ GSH/г белка) при воздействии антибиотиков на исследуемые штаммы бактерий: 1 — контроль; 2 — азитромицин; 3 — ампициллин; 4 — рифампицин; 5 — тетрациклин; 6 — цефтриаксон; а — 3 ч, б — 6 ч. * Отличия статистически достоверны при p < 0.05.

Скачать (143KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Активность глутатионредуктазы (МЕ ГР/г белка) при воздействии антибиотиков на исследуемые штаммы бактерий: 1 — контроль, без антибиотика; 2 — азитромицин; 3 — ампициллин; 4 — рифампицин; 5 — тетрациклин; 6 — цефтриаксон; а — 3 ч, б — 6 ч. * Отличия статистически достоверны при p < 0.05.

Скачать (186KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Корреляция между активностью ферментов антиоксидантной защиты и окислительными повреждениями компонентов бактериальной клетки у исследуемых штаммов (достоверные значения выделены цветом, p < 0.05). А — СОД, Б — каталаза, В — GSH, Г — ГР, Д — карбоксилирование белков, Е — ПОЛ.

Скачать (111KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».