Сохранение холерных вибрионов в сложных микрокосмах, содержащих зелёные микроводоросли

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Обоснование. В летне-осенний период наступает пик размножения и цветения фитопланктона, вследствие чего в это время отмечают ухудшение показателей качества речной воды. Одновременно регистрируют случаи желудочно-кишечных заболеваний у людей, а на эндемичных территориях возможно возникновение эпидемических осложнений по холере. Образование холерными вибрионами биоплёночных форм на поверхности хитинопокровных гидробионтов и пластиковых компонентов может приводить к распространению холерных вибрионов и, возможно, объясняет аутохтонный механизм их существования в водоёмах.

Цель — определить продолжительность сохранения холерных вибрионов на биотических (хитин) и абиотических (пластик) субстратах в присутствии зелёных одноклеточных водорослей при изменении температуры культивирования в условиях эксперимента.

Материалы и методы. Для решения поставленной цели использовали бактериологические и молекулярно-генетические методы.

Результаты. Показано сохранение токсигенных и нетоксигенных штаммов Vibrio cholerae О1 El Tor и V. cholerae О139 (ctxАВ+tcpА+csh1 и ctxАtcpАcsh1+) в течение шести месяцев, в том числе три месяца при пониженной температуре, имитирующей осеннее-зимний период, в составе биоплёнок в микрокосмах, где одним из компонентов являются зелёные микроводоросли. Нами отмечено превышение концентрации на два порядка V. cholerae О1 и О139 серогрупп в пробах, где одним из компонентов является хитин, и размножение зелёных микроводорослей в присутствии хитинового субстрата, что, вероятно, является одним из этапов пищевой цепи в экологии водоёмов и, соответственно, может быть резервуаром для биоплёночных форм холерных вибрионов. Сохранение нетоксигенного штамма V. cholerae О1 El Tor в жизнеспособном состоянии в биоплёночных пробах на пластике при уменьшении температуры до 8±2℃ в течение трёх месяцев, возможно, связано с наличием в его геноме гена холодового шока.

Заключение. Без субстрата для адгезии, колонизации и формирования биоплёнок вибрионы не способны к длительной персистенции при пониженной температуре.

Об авторах

Светлана Викторовна Титова

Ростовский-на-Дону ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский противочумный институт

Автор, ответственный за переписку.
Email: titova_sv@antiplague.ru
ORCID iD: 0000-0002-7831-841X
SPIN-код: 5695-2103

к.м.н.

Россия, Ростов-на-Дону

Елена Аркадьевна Меньшикова

Ростовский-на-Дону ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский противочумный институт

Email: menshikova_ea@antiplague.ru
ORCID iD: 0000-0002-6003-4283
SPIN-код: 6367-4404

к.б.н.

Россия, Ростов-на-Дону

Сергей Олегович Водопьянов

Ростовский-на-Дону ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский противочумный институт

Email: serge100v@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-4336-0439
SPIN-код: 4672-9310

д.м.н.

Россия, Ростов-на-Дону

Тамара Николаевна Бородина

Ростовский-на-Дону ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский противочумный институт

Email: borodina_tn@antiplague.ru
ORCID iD: 0000-0001-6222-4331
Россия, Ростов-на-Дону

Артем Александрович Герасименко

Ростовский-на-Дону ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский противочумный институт

Email: gerasimenko_aa@antiplague.ru
ORCID iD: 0000-0002-7700-3483
Россия, Ростов-на-Дону

Игорь Павлович Олейников

Ростовский-на-Дону ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский противочумный институт

Email: selyanskaya_na@antiplague.ru
ORCID iD: 0000-0002-2390-9773
Россия, Ростов-на-Дону

Надежда Александровна Селянская

Ростовский-на-Дону ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский противочумный институт

Email: selyanskaya_na@antiplague.ru
ORCID iD: 0000-0002-0008-4705
Россия, Ростов-на-Дону

Список литературы

  1. Colwell R.R., Huq A. Environmental reservoir of Vibrio cholerae. The causative agent of cholera // Ann N Y Acad Sci. 1994. Vol. 740. P. 44–54. doi: 10.1111/j.1749-6632.1994.tb19852.x
  2. Lipp E.K., Huq A., Colwell R.R. Effects of global climate on infectious disease: the cholera model // Clin Microbiol Rev. 2002. Vol. 15, N 4. P. 757–770. doi: 10.1128/CMR.15.4.757-770.2002
  3. Lutz C., Erken M., Noorian P., et al. Environmental reservoirs and mechanisms of persistence of Vibrio cholerae // Front Microbiol. 2013. Vol. 4. P. 375. doi: 10.3389/fmicb.2013.00375
  4. Скрябин А.Ю., Поповьян Г.В., Тронь И.А. Микроводоросли как фактор, влияющий на органолептические свойства воды реки Дон // Водоснабжение и санитарная техника. 2015. № 8. С. 38–43.
  5. Мокиенко А.В. Цианобактерии как опасные контаминанты поверхностных водоёмов // Вода Magazine. 2017. № 2. С. 20–24.
  6. Codd G.A., Lindsay J., Young F.M., et al. Harmful Cyanobacteria. In: Huisman J., Matthijs H.C., Visser P.M., editors. Harmful Cyanobacteria. Aquatic Ecology Series, vol. 3. Springer, Dordrecht, 2005. doi: 10.1007/1-4020-3022-3_1
  7. Vezzulli L., Grande C., Reid P.C., et al. Climate influence on Vibrio and associated human diseases during the past half-century in the coastal North Atlantic // Proc Natl Acad Sci U S A. 2016. Vol. 113, N 34. P. E5062–5071. doi: 10.1073/pnas.1609157113
  8. Alam M., Sultana M., Nair G.B., et al. Viable but nonculturable Vibrio cholerae O1 in biofilms in the aquatic environment and their role in cholera transmission // Proc Natl Acad Sci U S A. 2007. Vol. 104, N 45. P. 17801–17806. doi: 10.1073/pnas.0705599104
  9. Islam M.S., Islam M.S., Mahmud Z.H., et al. Role of phytoplankton in maintaining endemicity and seasonality of cholera in Bangladesh // Trans R Soc Trop Med Hyg. 2015. Vol. 109, N 9. P. 572–578. doi: 10.1093/trstmh/trv057
  10. Куликалова Е.С. Экологические и микробиологические аспекты эпидемиологического надзора за холерой (по материалам Сибири и Дальнего Востока): автореф. дис. … канд. мед. наук. Иркутск, 2010. 23 с.
  11. Zettler E.R., Mincer T.J., Amaral-Zettler L.A. Life in the “plastisphere”: microbial communities on plastic marine debris // Environ Sci Technol. 2013. Vol. 47, N 13. P. 7137–7146. doi: 10.1021/es401288x
  12. Патент РФ на изобретение № 2559546/ 10.08.2015. Титова С.В., Кушнарева Е.В. Способ моделирования образования биоплёнок холерных вибрионов в условиях эксперимента и устройство для его осуществления. Режим доступа: https://yandex.ru/patents/doc/RU2559546C1_20150810.
  13. Титова С.В., Веркина Л.М. Моделирование биоплёнок холерного вибриона на твердых поверхностях (стекло и пластик) и визуализация их в световом и люминесцентном микроскопах // Клиническая лабораторная диагностика. 2016. Т. 61, № 4. С. 238–241.
  14. Патент РФ на изобретение № 2685878/ 30.01.2018. Водопьянов С.О., Водопьянов А.С., Меньшикова Е.А., и др. Способ моделирования биоплёнок, формируемых Vibrio cholerae O1 серогруппы на поверхности хитина. Режим доступа: https://yandex.ru/patents/doc/RU2685878C1_20190423.
  15. Титова С.В. Культивирование Vibrio cholerae с зелёными водорослями в эксперименте // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2000. № 2. С. 19–22.
  16. Huang J., Zhu Y., Wen H., et al. Quadruplex real-time PCR assay for detection and identification of Vibrio cholerae O1 and O139 strains and determination of their toxigenic potential // Appl Environ Microbiol. 2009. Vol. 75, N 22. P. 6981–6985. doi: 10.1128/AEM.00517-09
  17. Lyon W.J. TaqMan PCR for detection of Vibrio cholerae O1, O139, non-O1, and non-O139 in pure cultures, raw oysters, and synthetic seawater // Appl Environ Microbiol. 2001. Vol. 67, N 10. P. 4685–4693. doi: 10.1128/AEM.67.10.4685-4693.2001
  18. Титова С.В., Меньшикова Е.А., Водопьянов С.О., и др. Изучение биоплёночной формы холерных вибрионов методом ПЦР-РВ // Эпидемиология и инфекционные болезни. 2022. Т. 27, № 1. C. 23–32. doi: 10.17816/EID109894
  19. Фадейкина О.В., Касина И.В., Ермолаева Т.Н., и др. Проблемы оценки общей концентрации микробных клеток с применением отраслевого стандартного образца мутности бактериальных взвесей // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2016. № 11-2. С. 268–273.
  20. Меньшикова Е.А., Курбатова Е.М., Водопьянов С.О., и др. Оценка способности холерных вибрионов формировать биоплёнку на поверхности хитинового панциря речного рака // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2021. Т. 98, № 4. C. 434–439. doi: 10.36233/0372-9311-99
  21. Schneider D.R., Parker C.D. Purification and characterization of the mucinase of Vibrio cholerae // J Infect Dis. 1982. Vol. 145, N 4. P. 474–482. doi: 10.1093/infdis/145.4.474
  22. Constantin de Magny G., Murtugudde R., Sapiano M.R., et al. Environmental signatures associated with cholera epidemics // Proc Natl Acad Sci U S A. 2008. Vol. 105, N 46. P. 17676–17681. doi: 10.1073/pnas.0809654105
  23. Vezzulli L., Pruzzo C., Huq A., Colwell R.R. Environmental reservoirs of Vibrio cholerae and their role in cholera // Environ Microbiol Rep. 2010. Vol. 2, N 1. P. 27–33. doi: 10.1111/j.1758-2229.2009.00128.x
  24. Марков Е.Ю., Куликалова Е.С., Урбанович Л.Я., и др. Хитин и продукты его гидролиза в экологии Vibrio cholerae (обзор) // Биохимия. 2015. Т. 80, № 9. С. 1334–1343. doi: 10.1134/S0006297915090023
  25. Дуванова О.В., Мишанькин Б.Н., Сорокин В.М., Титова С.В. Оценка влияния температуры культивирования на активность N-ацетил-β-D-глюкозаминидазы у холерных вибрионов // Здоровье населения и среда обитания — ЗНиСО. 2016. № 4. С. 42–44.
  26. Бородина О.В., Водопьянов С.О., Водопьянов А.С., и др. Изучение встречаемости гена холодового шока csh1 у штаммов Vibrio cholerae, циркулирующих на территории Российской Федерации // Бактериология. 2021. Т. 6, № 3. С. 22–23.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Концентрация V. cholerae O1/О39 серогрупп с разной генетической характеристикой, в разных условиях культивирования. Примечание. Обозначения цветовых линий: зелёная — V. cholerae+водоросль; оранжевая — V. cholerae+водоросль+пластик/планктон; серая — V. cholerae+водоросль+пластик/биоплёнка; жёлтая — V. cholerae+водоросль+хитин/планктон; синяя — V. cholerae+водоросль+хитин/биоплёнка; чёрная — V. cholerae контроль (без субстратов).

Скачать (317KB)

© Титова С.В., Меньшикова Е.А., Водопьянов С.О., Бородина Т.Н., Герасименко А.А., Олейников И.П., Селянская Н.А., 2023

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).