Введение к работе
Актуальность темы исследования и степень ее разработанности
В последние годы интенсивно изучается вопрос о влиянии потенциально патогенных (оппортунистических) грибов на здоровье человека. Среди инфекционных болезней оппортунистические микозы занимают особое место, поскольку число условно патогенных микромицетов значительно больше, чем истинных патогенов [Van Burik, 2001]. Количество микозов, вызываемых оппортунистическими микромицетами, ежегодно увеличивается на 5—10 % и удваивается каждые 10 лет [Богомолова, 1999].
Потенциальная патогенность грибов определяется комплексом свойств адаптивного характера, позволяющих им противостоять защитным механизмам организма и осуществлять инвазию. К факторам патогенности относятся гидролитические ферменты (фосфолипазы, протеазы) [Сох, 2001; De Bernardis, 2001], пигменты [Butler, 2001], экзополисахариды [Charlier, 2005], способность к росту при 37С [Богомолова, 2007] и др.
Много работ посвящено исследованиям факторов патогенности клинических патогенов человека, главным образом, дрожжей [Ramesh, 2011; Silva, 2011; Marcos-Arias, 2011], меньше исследований посвящено патогенезу мицелиальных оппортунистических грибов [Богомолова, 2007; Кузикова, 2010]. Данные о влиянии химических средств, используемых для защиты от микоповреждений, на факторы патогенности грибов крайне скудны. Показано, что некоторые фунгициды интенсифицируют образование грибами таких факторов патогенности как пигменты и полисахариды [Сухаревич, 2005]. Результатом практического использования фунгицидов может стать увеличение в антропогенном сообществе грибов, потенциально опасных для человека, что указывает на необходимость постоянного поиска новых экологически безопасных средств защиты от грибов.
Ограничить негативное воздействие синтетических фунгицидов возможно полной или частичной заменой их на природные биоциды, обладающие свойством ингибировать факторы патогенности оппортунистических грибов. Основную группу таких биоцидов составляют микробные метаболиты с антифунгальной активностью и, прежде всего, макролидные полиеновые антибиотики.
Полиеновые антифунгальные антибиотики отличаются высокой активностью и специфичностью действия, к ним длительное время не появляются устойчивые формы микроорганизмов [Егоров, 2001], они способны подавлять образование грибами пигментов [Сухаревич, 2003]. Последнее из указанных свойств полиенов приобретает особую значимость, так как пигменты выполняют одну из основных протекторных функций, снижают чувствительность грибов к воздействию любых фунгицидов и других неблагоприятных факторов. Однако в научно-практических аспектах использование антибиотиков для защиты от грибов изучено недостаточно, практически отсутствуют антибиотики, целенаправленно полученные для этих целей, а при необходимости используются антибиотики медицинского назначения.
Действию полиенов на факторы патогенности оппортунистических грибов посвящены единичные сообщения, результатов которых недостаточно для того, чтобы использовать этот критерий для оценки перспективности применения антибиотиков как средств борьбы с грибами.
Цель работы - изучение влияния фунгицидов различной химической природы на факторы потенциальной патогенности оппортунистических грибов; выделение культуры актиномицета-продуцента нового полиенового антибиотика и разработка на его основе препарата в комплексе с веществами, снижающими адаптационный потенциал микромицетов.
Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:
Определить характер действия фунгицидов различной химической природы на рост и образование у грибов метаболитов, относящихся к факторам потенциальной патогенности: пигментов, экзополисахаридов, протеаз, фосфолипаз и каталаз;
Выделить из природной экосистемы актиномицеты, обладающие свойством образовывать антифунгальные метаболиты, и отобрать наиболее активный штамм для дальнейшего изучения;
Определить систематическое положение выделенного продуцента;
Провести выделение, очистку и определение компонентного состава антибиотического комплекса, образуемого отобранным продуцентом;
Определить спектр действия и минимальные биоцидные концентрации выделенного сырца антибиотического комплекса в отношении различных групп микроорганизмов;
Изучить влияние полиенового антибиотика на образование таких факторов патогенности оппортунистических грибов как синтез пигментов и экзополисахаридов, активности фосфолипаз и каталаз;
Исследовать возможность повышения антифунгальной активности выделенного антибиотика и снижения уровней факторов патогенности грибов при использовании его в комплексе с ПАВ.
Научная новизна
Впервые изучено влияние азольных соединений на образование оппортунистическими грибами продуктов метаболизма, относящихся к факторам потенциальной патогенности - пигментов, экзополисахаридов, гидролитических ферментов (фосфолипаз и протеаз). Показано, что азольные соединения, также как и фунгициды, относящиеся к четвертичным аммониевым соединениям (ЧАС) и гуанидиновым основаниям, в большинстве случаев активизируют образование у грибов метаболитов, являющихся факторами патогенности. Характер и степень их воздействия определяется прежде всего свойствами тест-культур.
Впервые показано, что синтетические фунгициды, относящиеся к ЧАС, гуанидиновым основаниям и азольным соединениям, могут приводить к повышению уровня важнейшего фактора патогенности - каталазной активности оппортунистических грибов.
Впервые показана способность актиномицетов рода Chainia синтезировать гептаеновые антибиотики. Выделен и идентифицирован новый продуцент оригинального гептаенового антибиотика Chainia sp. 322 и определен спектр его биологической активности.
Выявлено свойство гептаенового антибиотика 322 подавлять процессы пигментообразования у всех исследованных культур, снижать активность каталаз и ингибировать синтез полисахаридов у большинства исследуемых микромицетов.
Теоретическая и практическая значимость
Показана перспективность создания и поиска эффективных, экологически безопасных средств защиты от микоповреждений среди противогрибковых антибиотиков, относящихся к группе макролидных полиеновых антибиотиков, не используемых в медицине.
Показано, что, как и в случае с синтетическими «химическими» фунгицидами, эффективным способом снижения биоцидной концентрации антибиотика является использование его в комплексе с ПАВ. Разработан эффективный противогрибковый препарат с использованием нового полиенового антибиотика 322 и ХГБ (хлоргексидина биглюконата). Препарат успешно испытан в Библиотеке РАН, что подтверждено соответствующим актом.
Положения, выносимые на защиту
Результатом использования синтетических фунгицидов может стать увеличение в антропогенном сообществе грибов, потенциально опасных для человека;
Необходимость ограничения использования синтетических фунгицидов для защиты от биоповреждений в силу их способности в большинстве случаев интенсифицировать образование грибами факторов патогенности;
Полиеновые антибиотики немедицинского назначения являются перспективными средствами для защиты от грибов;
Целесообразность использования комплексных препаратов на основе фунгицидов и веществ, снижающих адаптационный потенциал микромицетов.
Степень достоверности и апробация результатов
Результаты исследования получены с использованием современного поверенного и сертифицированного оборудования с привлечением статистических методов обработки данных.
Результаты работы были представлены на 3-м и 4-м молодежных экологических конгрессах "Северная Пальмира" (Санкт-Петербург, ноябрь 2011, 2012), 6-й международной конференции «Экологические и гидрометеорологические проблемы больших городов и промышленных зон ЭКОГИДРОМЕТ» (Санкт-Петербург, июль 2012), научно-практической конференции «Адаптационные стратегии живых систем» (Украина, Новый Свет, июнь 2012), 9-й международной научно-практической конференции «Дослідження, консервація та реставрація музейних памяток: досягнення, тенденціі розвитку» (Украина, Киев, май 2013).
Публикации
По теме диссертации опубликовано 6 статей, в т.ч. 2 в журналах, рекомендованных ВАК, и 2 тезисных сообщения. Объем и структура диссертации
Диссертация изложена на 164 страницах машинописного текста и включает следующие разделы: введение, обзор литературы, материалы и методы исследований, три главы результатов исследований с их обсуждением, заключение, выводы, список сокращений и условных обозначений, список литературы, включающий 311 наименований, 2 приложения. Работа содержит 26 таблиц, 13 рисунков.
