Введение к работе
Актуальность темы. Антимикробные пептиды, синтезируемые организмами различного уровня организации (от губок до человека), являются одними из ключевых эффекторных молекул системы врожденного иммунитета, которая обеспечивает первую линию защиты от инфекций человека и животных и без которой невозможно выживание в среде, изобилующей потенциально патогенными микроорганизмами (Кокряков В.Н., 2006). Ранее были изучены антимикробные пептиды, выделенные из нейтрофилов человека, кролика и мыши (Бухарин О.В. с соавт., 2000); а также из лейкоцитов русского осетра (Шамова О.В. с соавт., 2006).
Особое внимание исследователи уделяют низкомолекулярным катионным белкам из тромбоцитов человека и животных - тромбодефенсинам (Бухарин О.В. с оавт., 2000; Jenssen H. еt al., 2006), поскольку тромбоциты адгезируются на патогенных микроорганизмах, при взаимодействии с ними in vitro высвобождают низкомолекулярные бактерицидные белки, обладают противогрибковым и антипрото- зойным действием (Jenssen H. et al., 2005).
Широко изучаются тромбоцитарные катионные белки (ТКБ), выделенные из тромбоцитов человека (Бухарин О.В., Васильев Н.В., 1977; Сулейманов К.Г. с соавт., 1979, 1983; Сулейманов К.Г., 1990, 1998; Boman H., 1996), установлено, что ТКБ уменьшает адгезию бактерий на соматических клетках и изменяет перси- стентные характеристики стафилококков и эшерихий (Бухарин О.В. с соавт., 2000); ингибирует биопленкообразование S. aureus (Журлов О.С. с соавт., 2012). Литературные данные указывают на наличие тромбодефенсинов в сыворотке крови многих видов животных: крыс, кроликов, лошадей, коров, морских свинок, голубей, овец, уток, индеек, белых мышей, свиней и других (Бухарин О.В., Васильев Н.В., 1977; Горюхина О.А., Ткаченко А.А., 1978; Сулейманов К.Г. с соавт., 1979; Pettersson A., 1935; Donaldson D.M., Marcus S., 1958). Обнаружены антимикробные пептиды в тромбоцитах кур, изучена антимикробная активность тромбодефенсинов лошадей, крупного рогатого скота, коз, свиней, собак, кур и их антиперсистентное действие (Сычева М.В. с соавт., 2009, 2010, 2011).
Формирование антибиотикорезистентных форм микроорганизмов диктует необходимость поиска новых средств терапии инфекционных заболеваний (Яковлев В.П., Яковлев С.В., 2008). Альтернативой антибиотикам, к большинству которых бактерии приобрели устойчивость, могут стать тромбодефенсины (Jenssen H. et al., 2006).
В связи с вышеизложенным, интерес представляет изучение биологических свойств и поиск наиболее эффективных антимикробных белков из тромбоцитов сельскохозяйственных животных.
Цель и задачи исследований. Целью настоящего исследования явилось изучение влияния антимикробных пептидов из тромбоцитов крови сельскохозяйственных животных на биологические свойства условно-патогенных микроорганизмов.
Для реализации этой цели были поставлены и решены следующие задачи:
1. Изучить влияние тромбодефенсинов, полученных из тромбоцитов крови сельскохозяйственных животных (лошади, крупный рогатый скот, куры), на чувствительность к антимикробным средствам грамположительных, грамотрицательных бактерий, а также грибов рода Candida.
-
Изучить антагонистическую активность нормальной микрофлоры кишечника животных (микроорганизмы рода Lactobacillus, E.coli, E. faecium) в отношении условно-патогенных микроорганизмов после их соинкубирования с тромбо- дефенсинами сельскохозяйственных животных.
-
Оценить влияние тромбодефенсинов на антилизоцимную активность условно-патогенных микроорганизмов.
Область исследования. Исследование проведено в рамках специальности 06.02.02 - ветеринарная микробиология, вирусология, эпизоотология, микология с микотоксикологией и иммунология, паспорта специальности ВАК РФ (биологические науки).
Научная новизна исследований.
Изучено влияние тромбодефенсинов (ТД), полученных от сельскохозяйственных животных, на биологические свойства условно-патогенных микроорганизмов.
При изучении влияния тромбодефенсинов сельскохозяйственных животных (лошади, крупный рогатый скот, куры) на антибиотикочувствительность грампо- ложительных, грамотрицательных бактерий, а также грибов рода Candida установлено преимущественное повышение чувствительности условно-патогенных микроорганизмов к антимикробным средствам. При этом наибольший эффект оказывают ТД кур и лошадей.
Достоверное повышение чувствительности к антибиотикам отмечено у E. coli и E. faecalis после соинкубирования с ТД кур в минимальной подавляющей концентрации (МПК); у S. aureus с ТД крупного рогатого скота и лошадей в МПК; K. pneumoniae - с ТД лошадей и кур в 1A МПК; C. albicans - с ТД кур в МПК и ТД лошадей в 1 МПК. Установлено, что выраженность данного признака зависит от механизма действия антимикробного средства, к которому определяли чувствительность.
Показано, что у условно-патогенных микроорганизмов (УПМ) под влиянием тромбодефенсинов повышается чувствительность к антагонистическому действию нормальной микрофлоры кишечника животных. Максимальное повышение чувствительности УПМ к антагонистическому действию штаммов E. coli и E. faecium, выделенных из пробиотиков, зарегистрировано, преимущественно, в результате соинкубирования УПМ с тромбодефенсинами кур и лошадей, а к антагонистическому действию лактобацилл - после их соинкубирования с ТД крупного рогатого скота.
Установлено, что тромбодефенсины, выделенные из тромбоцитов крови сельскохозяйственных животных (лошади, крупный рогатый скот, куры), однона- правлено снижают антилизоцимную активность условно-патогенных бактерий, а также C. albicans. Максимальное подавление способности микроорганизмов инак- тивировать лизоцим выявлено после их соинкубирования с тромбодефенсинами лошадей в 1 МПК.
Практическая значимость работы.
Полученные знания о том, что тромбодефенсины с одной стороны, повышают чувствительность условно-патогенных микроорганизмов к антибиотикам, антагонистическому действию нормальной микрофлоры кишечника животных, а с другой, ингибируют их антилизоцимную активность, способствующую персистен- ции микроорганизмов, позволяет расширить арсенал пептидов в перспективе пригодных для лечения и профилактики инфекционно-воспалительных заболеваний животных. Проведенный сравнительный анализ влияния ТД разных видов сельскохозяйственных животных на биологические свойства условно-патогенных микроорганизмов показал, что наибольшую активность проявляют ТД кур и лошадей.
Результаты исследований используются в учебно-педагогическом процессе на кафедре микробиологии и заразных болезней ФГБОУ ВПО «Оренбургский ГАУ» при преподавании дисциплин «Иммунология» и «Антибиотики» студентам специальности «Микробиология» и «Ветеринарная микробиология и иммунология», «Ветеринария».
Связь работы с плановыми исследованиями и научными программами. Диссертационная работа выполнялась в рамках темы открытого плана НИР ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный аграрный университет» «Функциональные свойства антимикробных пептидов из тромбоцитов сельскохозяйственных животных» (№ государственной регистрации 0120.1252048).
Апробация работы. Результаты научных исследований доложены и обсуждены на Международной научно-практической конференции «Аграрная наука и образование в условиях становления инновационной экономики» (Оренбург, 2011); Международной научно-практической конференции, посвящённой 55-летию со дня рождения профессора Ю. В. Храмова «Энтузиазм и творчество молодых учёных, студентов в развитии ветеринарной медицины» (Оренбург, 2011); Первой молодежной научной школе - конференции «Микробные симбиозы в природных и экспериментальных экосистемах» (Оренбург, 2011); Международной научно- практической конференции «Ветеринарная медицина 21 века: инновации, опыт, проблемы и пути их решения» (Ульяновск, 2011); Международной научно- практической интернет-конференции, посвященной 65-летию кафедры паразитологии Ставропольского ГАУ (Ставрополь, 2012); II региональном молодежном инновационном конвенте Оренбургской области (Оренбург, 2012).
Итоги проведенных исследований доложены на расширенном заседании кафедры микробиологии и заразных болезней ФГБОУ ВПО «Оренбургский ГАУ» (протокол № 9 от 22 января 2013 года).
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
-
-
Тромбодефенсины сельскохозяйственных животных модифицируют биологические свойства условно-патогенных микроорганизмов - повышают их чувствительность к антимикробным средствам, антагонистическому действию нормальной микрофлоры кишечника животных, ингибируют способность к инактивиро- вать лизоцим.
-
Выраженность действия тромбодефенсинов сельскохозяйственных животных в отношении биологических свойств условно-патогенных микроорганизмов определяется видом животного, являющегося источником тромбодефенсинов, при этом наибольшую активность проявляют ТД кур и лошадей.
Публикация результатов исследований. Основные научные результаты по теме диссертации опубликованы в семи печатных работах, из них шесть - в изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ.
Материалы диссертации представлены на областной выставке научно- технического творчества молодежи «НТТМ-2011» (Оренбург, 2011) и отмечены сертификатом победителя. Работа удостоена диплома Всероссийского конкурса научно-исследовательских работ студентов и аспирантов в области биологических наук на Всероссийском фестивале науки (Ульяновск, 2011) и гранта Оренбургского ГАУ по результатам конкурса научно-технических и инновационных проектов «Прорыв» (Оренбург, 2011).
Объем и структура диссертационной работы. Диссертация изложена на 115 страницах компьютерного текста; включает введение, обзор литературы, собственные исследования, обсуждения результатов исследований, выводы, практические предложения и библиографический список, приложение. Работа иллюстрирована 8 таблицами и 11 рисунками. Библиографический список включает 206 источников, в том числе - 143 иностранных авторов.
Похожие диссертации на Влияние тромбодефенсинов сельскохозяйственных животных на биологические свойства микроорганизмов
-
