Оценка применимости природных люминесцентных бактерий, выделенных из азовского и черного морей, для определения антимикробной активности антибиотиков

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В работе проведено исследование пяти изолятов светящихся бактерий, выделенных из гидробионтов Азовского и Черного морей. По результатам изучения морфо-культуральных и физиолого-биохимических свойств установили, что изоляты M1 и M4 являются представителями вида Aliivibrio harveyi, а изоляты Fb, Sh1 и B — представителями вида Photobacterium leiognathi. При изучении действия цинка сульфата на люминесцентной бактерии установили, что наиболее чувствительным оказался штамм leiognathi Sh1. Эффективная концентрация, снижающая биолюминесцентный индекс (БЛИ), на 50 % (ЭК50) для цинка сульфата при воздействии на тест-штамм составила 4,0 ± 0,1 мкг/мл. На основании полученных экспериментальных данных штамм P. leiognathi Sh1 был выбран в качестве тест-объекта для определения антимикробной активности бензилпенициллина, гентамицина, стрептомицина, тетрациклина и цефтриаксона. По результатам оценки действия антибиотиков на тест-объект установили, что через 15 мин инкубации значения БЛИ снизились на 50 % в образцах, содержащих бензилпенициллин, гентамицин и тетрациклин. ЭК50 данных препаратов составили 500, 283,0 и 28,5 мкг/мл соответственно. При оценке 18-часового действия антибактериальных препаратов установили, что для тест-штамма при контакте со всеми антибактериальными агентами происходило снижение БЛИ на 100 % от контрольных значений. На основании проведенных исследований установили, что штамм P. leiognathi Sh1 может использоваться в качестве тест-объекта для определения антимикробной активности антибиотиков.

Об авторах

Сергей Леонидович Сафронюк

Медицинская академия имени С.И. Георгиевского (структурное подразделение) ФГАОУ ВО «Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского»

Автор, ответственный за переписку.
Email: pharmalab01@mail.ru

старший преподаватель кафедры медицинской и фармацевтической химии

Россия, Симферополь

Влада Владимировна Самолюк

Медицинская академия имени С.И. Георгиевского (структурное подразделение) ФГАОУ ВО «Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского»

Email: vlada.samolyuk.98@mail.ru

аспирант кафедры медицинской и фармацевтической химии

Россия, Симферополь

Алена Михайловна Милова

Медицинская академия имени С.И. Георгиевского (структурное подразделение) ФГАОУ ВО «Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского»

Email: MilovaAM21@gmail.com

студентка 3-го курса 2-го медицинского факультета

Россия, Симферополь

Юлия Юрьевна Гавриченко

Медицинская академия имени С.И. Георгиевского (структурное подразделение) ФГАОУ ВО «Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского»

Email: shkered.jolie@gmail.com

ассистент кафедры медицинской и фармацевтической химии

Россия, Симферополь

Андрей Моисеевич Кацев

Медицинская академия имени С.И. Георгиевского (структурное подразделение) ФГАОУ ВО «Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского»

Email: katsev@mail.ru

доктор биологических наук, профессор, заведующий кафедрой медицинской и фармацевтической химии

Россия, Симферополь

Список литературы

  1. Medvedeva SE, Tyulkova NA, Kuznetsov AM, Rodicheva EK. Bioluminescent bioassays based on luminous bacteria. Journal of Siberian Federal University. 2009;2(4):418–452.
  2. Zarubin M, Belkin S, Ionescu M, Genin A. Bacterial bioluminescence as a lure for marine zooplankton and fish. Proc Natl Acad Sci USA. 2012;109(3):853–857. https://doi.org/10.1073/pnas.1116683109.
  3. Baumann P, Baumann L, Bang SS, Woolkalis MJ. Revaluation of the taxonomy of Vibrio, Beneckea and Photobacterium: abolition of the genus Beneckea. Curr Microbiol. 1980;4(3):127–132. https://doi.org/10.1007/BF02602814.
  4. Baumann P, Baumann L. The marine gram-negative eubacteria: Genera Photobacterium, Beneckea, Alteromonas, Pseudomonas and Alcaligenes. In The procariotes. Berlin: Springer; 1981;1302–1331.
  5. Baumann P, Baumann L, Woolkalis MJ, Bang SS. Evolutionary relationships in Vibrio and Photobacterium. A basis for a natural classification. Annu Rev Microbiol. 1983;37:363–398. https://doi.org/10.1146/annurev.mi. 37.100183.002101.
  6. Futra D, Heng LY, Surif S, et al. Microencapsulated Aliivibriofischeri in alginate microspheres for monitoring heavy metal toxicity in environmental waters. Sensors (Basel). 2014;14(12):23248–23268. https://doi.org/1010.3390/s141223248.
  7. Jarque S, Masner P, Klánová J, et al. Bioluminescent Vibrio fischeri assays in the assessment of seasonal and spatial patterns in toxicity of contaminated river sediments. Front Microbiol. 2016;7:1738. https://doi.org/10.3389/fmicb.2016.01738.
  8. Kurvet I, Juganson K, Vija H, et al. Toxicity of nine (Doped) rare earth metal oxides and respective individual metals to aquatic microorganisms Vibrio fischeri and Tetrahymena thermophila. Materials (Basel). 2017;10(7):754. https://doi.org/10.3390/ma10070754.
  9. Shao Y, Wu LL, Gao HW, Wang F. Effect of soluble sulfide on the activity of luminescent bacteria. Molecules. 2012;17(5):6046–6055. https://doi.org/10.3390/ molecules17056046.
  10. Сафронюк С.Л., Гавриченко Ю.Ю., Кацев А.М. Использование биолюминесцентных бактерий для оценки антибиотических эффектов лекарственных препаратов // Вестник ВГУ, серия: Химия. Биология. Фармация. – 2018. – № 1. – C. 194–203. [Safronyuk SL, Gavrichenko YuYu, Katsev AM. Applying of the bioluminescent bacteria for estimation of antibiotic effects of medicinal preparations. Proceedings of Voronezh State University. Series: Chemistry. Biology. Pharmacy. 2018;(1):194–203. (In Russ.)]
  11. Wang D, Gu Y, Zheng M, et al. Mechanism-based QSTR model for acute to chronic toxicity extrapolation: A case study of antibiotics on luminous bacteria. Scientific Reports. 2017;7:6022. https://doi.org/10.1038/s41598-017-06384-9.
  12. Gui Q, Lawson T, Shan S, et al. The application of whole cell-based biosensors for use in environmental analysis and in medical diagnostics. Sensors (Basel). 2017;17(7):1623. https://doi.org/10.3390/s17071623.
  13. Зверев В.В. Микробиология, вирусология. Руководство к практическим занятиям / под ред. В.В. Зверева, М.Н. Бойченко. – М.: Геотар-Медиа, 2017. [Zverev VV. Mikrobiologiya, virusologiya. Rukovodstvo k prakticheskim zanyatiyam. Ed. by V.V. Zverev, M.N. Bojchenko. Moscow: Geotar-Media; 2017. (In Russ.)]
  14. Cафронюк С.Л., Шарипов Э.Т., Кацев А.М. Идентификация светящихся бактерий, выделенных из акватории Черного и Азовского морей // Аспирантский вестник Поволжья. – 2017. – № 5-6. – С. 19–23. [Safronyuk SL, Sharipov ET, Katsev AM. Identification of luminous bacteria isolated from the Black and the Azov seas. Aspirantskij vestnik Povolzhiya. 2017;(5-6):19–23. (In Russ.)]
  15. Дерябин Д.Г. Бактериальная биолюминесценция: фундаментальные и прикладные аспекты. – Новосибирск: Наука, 2009. [Deryabin DG. Bakterial’naya biolyuminescenciya: fundamental’nye I prikladnye aspekty. Novosibirsk: Nauka; 2009. (In Russ.)]
  16. Makemson JC, Fulayfil NR, Landry W, et al. Shewanella woodyi sp. nov., an exclusively respiratory luminous bacterium isolated from the Alboran Sea. Int J Syst Bacteriol. 1997;47(4):1034–1039. https://doi.org/10.1128/AEM.69.11.6938-6942.2003.
  17. Кацев А.М. Ферментативная активность светящихся бактерий Черного и Азовского морей и их антиоксидантная защита // Ученые записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского. – 2014. – Т. 27(66). – № 3. – С. 184–193. [Katsev AM. Enzyme activity of bioluminescent bacteria from Black and Azov seas and their antioxidant defense. Uchenye zapiski Tavricheskogo nacional’nogo universiteta imeni V.I. Vernadskogo. Seriya: biologiya, himiya. 2014;27(3):184–193. (InRuss.)]
  18. Концевая И.И. Микробиология: культивирование и рост бактерий. Практическое руководство для студ. биологич. спец. вузов. – Чернигов: ДеснаПолиграф, 2017. [Koncevaya II. Microbiology: the cultivation and growth of bacteria. A practical guide for students of biological specialized universities. Chernigov: Desna Poligraf; 2017. (In Russ.)]
  19. Bergey’s Manual® of Systematic Bacteriology. Volume Two: The Proteobacteria, Part B: The Gammaproteobacteria. Ed. by G. Garrity. Springer US; 2005. https://doi.org/10.1007/0-387-28022-7.
  20. Jiang L, Lin Z, Hu X, Yin D. Toxicity prediction of antibiotics on luminescent bacteria, Photobacterium phosphoreum, based on their quantitative structure-activity relationship models. Bull Environ Contam Toxicol. 2010;85(6):550–555. https://doi.org/10.1007/s00128-010-0157-z.
  21. Регистр лекарственных средств России: Энциклопедия лекарств. – Москва, РЛС, 2009. [Registr lekarstvennyh sredstv Rossii: Enciklopediya lekarstv. – Mosсow: RLS; 2009. (In Russ.)]
  22. Long S, Yang Y, Pavlostathis SG, et al. Toxicity of tetracycline and its transformation products to a phosphorus removing Shewanella strain. Chemosphere. 2020;246:125681. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2019.125681.
  23. Государственная фармакопея Российской Федерации. XIV издание. – М., 2018. – Т. 1. [Gosudarstvennaya farmakopeya Rossijskoj Federacii. XIV izdanie. Moscow; 2018. Vol. 1. (In Russ.)]

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Кинетика люциферазной реакции выделенных изолятов

Скачать (120KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Влияние различных концентраций цинка сульфата на люминесценцию природных светящихся бактерий

Скачать (83KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Действие растворов антибиотиков на тест-штамм P. leiognathi Sh1 через 15 мин инкубации

Скачать (104KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Действие растворов антибиотиков на тест-штамм P. leiognathi Sh1 через 18 ч инкубации

Скачать (83KB)
Метаданные

© Сафронюк С.Л., Самолюк В.В., Милова А.М., Гавриченко Ю.Ю., Кацев А.М., 2020

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

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».