Введение к работе
Актуальность проблемы. В условиях высокого антропогенного загрязнения окружающей среды, а также роста иммунодефицита у населения, резко обострилась проблема пищевых инфекций человека. В конце прошлого столетия в пятерку наиболее опасных из них вошел листериоз, характеризующийся алиментарным путем передачи возбудителя, полиморфизмом клинических проявлений и высоким уровнем летальности (до 40%) (Farber, Peterkin, 2000; Wagner et al., 2005). В настоящее время доказано, что факторами передачи бактерий человеку являются готовые пищевые продукты (молочные, мясные, рыбные), в которых листерии размножаются, накапливаются и поддерживают высокую степень вирулентности (Тартаковский и др., 2002; Nakamura, 2004; Mengesha et al., 2009).
Эпидемиологический анализ, выявляющий доминирующую роль определенного продукта при распространении инфекции, не дает возможности определить механизмы регуляции численности и патогенный потенциал листерий, обсеменяющих пищевые продукты, под воздействием факторов среды. Только в единичных публикациях сообщается о влиянии абиотических факторов среды на изменение патогенных свойств L. monocytogenes, контаминирующей пищевые продукты (Conte et al., 2000). При этом изменчивость биологических свойств возбудителя исследовалась либо на отдельных видах продуктов (Midelet-Bourdin et al., 2006), либо под воздействием определенного экологического фактора, чаще всего температуры или рН (Зайцева, 2006). Комплексные исследования, учитывающие влияние как абиотических, так и биотических факторов на размножение и биологические свойства листерий, обсеменяющих пищевые продукты, не проводились.
Цель работы: изучить влияние различных факторов среды (температура, пищевой субстрат, вакуумная упаковка, метаболиты сапрофитных бактерий, ассоциированных с листериями) на размножение и биологические свойства L. monocytogenes при культивировании на пищевых продуктах.
Задачи исследования:
-
В модельных экспериментах изучить влияние температуры и вида субстрата на размножение L. monocytogenes, культивируемой на пищевых продуктах.
-
Исследовать биологические свойства культур L. monocytogenes, обсеменяющих различные пищевые продукты, при разных условиях хранения.
-
Изучить влияние метаболитов сапрофитных бактерий пищевых продуктов, ассоциированных с листериями, на пролиферативные свойства патогенов.
-
Исследовать способность образования биопленок на неорганическом материале сообществом исследуемых культур L. monocytogenes и Bacillus spp.
Научная новизна работы. Впервые проведены комплексные исследования влияния факторов среды на размножение и биологические свойства L. monocytogenes, контаминирующей пищевые продукты и выявлены наиболее значимые из них. Показаны механизмы, ускоряющие размножение листерий на пищевых продуктах и усиливающие их патогенные свойства. Показано, что хранение пищевых продуктов в вакуумной упаковке при низкой температуре способствует повышению вирулентности L. monocytogenes. Впервые установлено стимулирующее влияние метаболитов сапрофитных бактерий на репродуктивную активность культур L. monocytogenes, обсеменяющих пищевые продукты.
Практическая значимость работы. Создана модель для изучения динамики численности и биологических свойств L. monocytogenes, обсеменяющих пищевые продукты. Выявлены различия в сроках размножения листерий в зависимости от пищевого субстрата, что имеет важное эпидемиологическое значение и может быть использовано в практике. Данные по изменчивости биологических свойств листерий, обсеменяющих пищевые продукты, могут быть использованы в практической бактериологии. Выделен штамм бактерий рода Bacillus, метаболиты которого стимулируют размножение L. monocytogenes (штамм NCTC10527) и индуцируют переход некультивируемых форм листерий в пролиферативное состояние. Разработан новый способ реверсии некультивируемых форм L. monocytogenes в пролиферативное состояние с использованием метаболитов бактерий рода Bacillus, который является основой для создания листериозного диагностикума.
Положения, выносимые на защиту:
-
На размножение и биологические свойства культур L. monocytogenes, контаминирующих пищевые продукты, оказывают влияние температура, вид пищевого продукта, а так же вакуумная упаковка.
-
Сапрофитные микроорганизмы, обсеменяющие пищевые продукты, влияют на биологические свойства и стимулируют репродуктивную активность, ассоциированной с ними L. monocytogenes.
Апробация диссертационной работы. Материалы диссертационной работы были представлены на: всероссийской научной конференции «Проблемы современной эпидемиологии. Перспективные средства и методы лабораторной диагностики и профилактика актуальных инфекций» (Санкт-Петербург, 2009); всероссийской конференции, посвященной 70-летию теории академика Е. Н. Павловского о природной очаговости болезней (Омск, 2009); международной конференции «Развитие исследований и надзора за инфекционными заболеваниями» (Санкт-Петербург, 2010); IX региональной конференции студентов, аспирантов вузов и научных организаций Дальнего Востока России «Актуальные проблемы экологии, морской биологии и биотехнологии» (Владивосток, 2010); всероссийской научной школе для молодежи «Перспективы развития инноваций в биологии» (Владивосток, 2010); международной конференции «Этиологические, эпидемиологические и клинические аспекты инфекционных болезней» (К 90-летию кафедры микробиологии, вирусологии и иммунологии ИГМУ) (Иркутск, 2010); IV региональной научно-практической конференции «Актуальные вопросы инфекционной патологии на Дальнем Востоке Российской Федерации», посвященной 85-летию ФГУН (Хабаровск, 2010); III съезде военных врачей медико-профилактического профиля Вооруженных сил Российской Федерации (ВВМПП) «Достижения науки и практики в обеспечении санитарно-эпидемиологического благополучия Вооруженных сил Российской Федерации» (Санкт-Петербург, 2010); V Региональной научно-практической конференции «Инфекционная патология в Приморском крае» (Владивосток, 2010); всероссийской Научной Школе для молодежи «Инновации в биологии для развития биоиндустрии сельскохозяйственной продукции» (Владивосток, 2010).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 работ, в том числе 2 статьи в журналах, включенных в перечень изданий рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ для публикации результатов диссертационных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 157 стр., состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, трех глав собственных исследований, заключения, выводов, списка литературы, состоящего из 346 источников, в том числе 235 иностранных, приложения. Работа содержит 24 рисунка и 8 таблиц.
Благодарности. Автор выражает искреннюю признательность заслуженному деятелю науки РФ, д.б.н. Н.К. Христофоровой за консультации и рекомендации, научному руководителю д.б.н., профессору Л.С. Бузолёвой за всестороннюю помощь и поддержку в работе. Автор благодарит сотрудников лаборатории экологии патогенных бактерий НИИ ЭМ СО РАМН: В.С. Обухову, С.Д. Жилину, Л.Н. Гомза, д.м.н. Е.А. Зайцеву, А.М. Кривошееву, Л.П. Орлову за практическую помощь, ценные замечания и моральную поддержку, к.б.н. Н.Л. Белькову (Лимнологический институт СО РАН, г. Иркутск), к.б.н. А.А. Карпенко (ИБМ ДВО РАН, г. Владивосток), Ю.Н. Хорошевскую (лаборатория ПЦР-анализа Центра по контролю качества пищевой продукции «Приморский», г. Владивосток) за помощь в проведении исследований.
