Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Полигостальность условно-патогенных энтеробактерий на модели их взаимодействия с растениями Маркова, Юлия Александровна

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Маркова, Юлия Александровна. Полигостальность условно-патогенных энтеробактерий на модели их взаимодействия с растениями : диссертация ... доктора биологических наук : 03.02.03 / Маркова Юлия Александровна; [Место защиты: ГУ "Научный центр медицинской экологии Восточно-Сибирского научного центра Сибирского отделения РАМН"].- Иркутск, 2013.- 234 с.: ил.

Введение к работе

Инфекционные болезни по-прежнему занимают лидирующие позиции среди причин смертности во всем мире (Брико Н. И. с соавт., 2010). Среди них значительная роль принадлежит острым кишечным инфекциям (ОКИ) (Сергиев В. П. с соавт., 2000; Newell D. G. et al., 2010). В настоящее время среди возбудителей этой группы заболеваний все большее медицинское значение приобретают условно-патогенные энтеробактерии (УПЭ) (Бондаренко В. М., 2011; Анганова Е. В., 2012 и др.).

УПЭ, как правило, характеризуются значительной экологической пластичностью, что создает предпосылки для их убиквитарного распространения. К настоящему времени установлена возможность существования указанных бактерий в воде, почве, а также в растительном материале (Сомов Г. П., 2004; Бузолева Л. С., 2011; Пушкарева В. И. с соавт., 2012; Korzeniewska E., et al., 2012).

Обитание во внешней среде может привести к усилению вирулентности патогенов за счет горизонтального переноса генов (Stecher B. et al., 2012). Благоприятные условия для этого процесса создаются в местообитаниях, характеризующихся высокой плотностью бактериальных клеток, например, в ризосфере растений, где горизонтальная передача генов, включая передачу островов патогенности, происходит достаточно часто (Tyler H. L., et al., Triplett E. W., 2008). Обмен генетическим материалом между бактериями, ассоциированными с человеком и автохтонными обитателями природных объектов, может способствовать появлению новых эпидемических вариантов возбудителя, устойчивых во внешней среде и персистирующих на разных живых организмах. Изменение вирулентности патогенов во внешней среде может быть также результатом взаимодействия с другими живыми организмами, например, простейшими (Бухарин О.В., с соавт., Литвин В.Ю., 1997; Речкин А. с соавт., И., Евтеева Н. И., 2007; Berk S. G. et al., 2008; Saeed А. et al., 2012).

Вышеизложенное обусловливает возникновение явления полигостальности, характерной для ряда микроорганизмов (Бухарин О. В., Литвин В. Ю., 1997; Литвин В. Ю. с соавт., 1998). Полигостальность связывают с древним эволюционным происхождением процесса взаимодействия микро- и макроорганизмов, частным случаем которого является патогенез. Обычно оба хозяина принадлежат к одному биологическому царству. Гораздо реже встречаются случаи взаимодействия патогенного микроорганизма с представителями разных царств жизни, так называемые cross-kingdom host jumps (van Baarlen P. et al., 2007). К наиболее изученным представителям полигостальных патогенов относятся: Pseudomonas aeruginosa, Burkholderia cepacia, Enterococcus faecalis, Salmonella enterica, Escherichia coli, причем с каждым годом в эту группу попадает все больше видов бактерий и грибов (Dong Y. M. et al., 2003, Tyler H. L., Triplett E. W., 2008).

Установлено, что некоторые виды условно-патогенных бактерий - Klebsiella pneumoniae (Iniguez A. L. et al., 2004), Enterobacter cloacae, Enterobacter aerogenes (Zinniel D. K. et al., 2002), Serratia marcescens (Gyaneshwar P. et al., 2001), разные виды Pseudomonas (Rahme L. G. et al., 1997) обитают в растительных тканях. Исследованиями последних лет доказано присутствие в эндосфере растений бактерий, патогенных для человека – Listeria monocytogenes (Gorskiуе L. et al., 2003), Campylobacter jejuni (Brandl M. T. et al., 2004), S. enterica (Franz E. et al., 2007), E. coli (Wachtel M. R. et al., 2002; Bernstein N. et al., 2007).

Все это определяет высокую актуальность проблемы изучения сосуществования бактерий семейства Enterobacteriaceae с растениями, как в теоретическом, общебиологическом аспекте для изучения механизмов полигостальности и транспатогенеза, так и в прикладном медицинском, для определения роли растений в процессе циркуляции этих микроорганизмов во внешней среде.

Цель работы: обосновать механизмы полигостальности условно-патогенных энтеробактерий на основе изучения биологических свойств этих микроорганизмов и особенностей их взаимодействия с растениями.

ЗАДАЧИ:

  1. Определить влияние условий культивирования (среда, температура) на кинетику роста патогенных и условно-патогенных энтеробактерий (Sh. sonnei, Sh. flexneri, E. cloacae, E. aerogenes, C. freundii, K. pneumoniae, P. mirabilis).

  2. Выявить продукцию биологически-активных соединений, способствующих исследуемых видов энтеробактерий выживанию в тканях и органах растений.

  3. Оценить влияние условий культивирования на формирование биопленок исследуемыми видами патогенных и условно-патогенных энтеробактерий.

  4. Провести сравнительный анализ воздействия условно-патогенных и патогенных энтеробактерий на рост и развитие растений.

  5. Определить скорость контаминации растительных тканей энтеробактериями.

  6. Изучить развитие ответных реакций растения на заражение энтеробактериями.

  7. Оценить контаминацию энтеробактериями растительных объектов (дикорастущие и культурные растения, в том числе, приобретенные в розничной продаже).

Впервые показано, что недостаток пищевых субстратов в среде культивирования способствует большей устойчивости патогенных и условно-патогенных энтеробактерий к условиям низких температур. Впервые у энтеробактерий, выделенных от больных людей, выявлены ферменты и биологически активные соединения, способствующие их персистенции в организме растения. Установлена зависимость формирования биопленки от условий культивирования.

Выявлено специфическое взаимодействие между условно-патогенными энтеробактериями и растениями, о чем свидетельствует их различное влияние на рост и развитие растений, зависимое от температуры. Впервые в модельной системе «растение картофеля in vitro - E. coli», показано, что полная колонизация растительных тканей энтеробактериями происходит на вторые-третьи сутки после инокуляции, при этом растение-хозяин распознает присутствие энтеробактерий в ризо- и эндосфере и отвечает активацией иммунного ответа уже в первые минуты после заражения.

Разработан метод определения контаминации внутренних тканей овощей и фруктов патогенными и условно-патогенными микроорганизмами, что позволяет оценить потенциальную опасность этих продуктов питания для здоровья человека.

Показано, что заражение растений условно-патогенными бактериями, как правило, не вызывает внешних симптомов повреждения растительного организма. Следовательно, контаминированные продукты питания растительного происхождения могут использоваться в качестве источников питания и способствовать последующему инфицированию человека.

Выявлено, что УПЭ, возбудители ОКИ человека, при попадании во внешнюю среду могут использовать растительные ткани как резервуар обитания, способствующий их сохранению вне организма человека.

Материалы исследований использованы для подготовки методических рекомендаций для студентов ИГУ «Микробиологический мониторинг окружающей среды», утверждена научно-методическим советом ИГУ (2000 г.), врачей «Определение ферментативной активности условно-патогенных бактерий», уверждена Методическим советом ГБОУ ДПО ИГМАПО (2013 г.). Полученные результаты используются при проведении лекционных занятий на кафедре микробиологии ИГМУ, кафедре эпидемиологии и микробиологии ИГМАПО, кафедре микробиологии биолого-почвенного факультета ИГУ.

  1. Недостаток питательных элементов способствует развитию устойчивости условно-патогенных и патогенных энтеробактерий человека к широкому диапазону температур (от 4 до 37 0С), что, в конечном итоге, обусловливает их выживаемость во внешней среде.

  2. Условно-патогенные энтеробактерии, выделенные от больных ОКИ, обладают набором специфических экзоферментов и биологически-активных соединений, способствующих при попадании во внешнюю среду, созданию активных взаимоотношений с растительным организмом.

  3. В ответ на колонизацию энтеробактериями, условно-патогенными для человека, растение-хозяин отвечает активацией паттерн-индуцированного иммунитета (PTI) уже в первые минуты после инфицирования. Отсутствие специфических факторов патогенности, аналогичных таковым для фитопатогенов, приводит к тому, что контаминированное растение, как правило, не проявляет симптомов поражения и не способно быстро элиминировать из тканей эти микроорганизмы.

  4. Условно-патогенные энтеробактерии при попадании во внешнюю среду персистируют в растительных тканях, что позволяет считать растения одним из резервуаров, способствующих сохранению этих микроорганизмов во внешней среде.

Результаты исследований были представлены: на Всероссийской научной конференции, "Стрессовые белки растений", Иркутск, 2004; Межрегиональной научно-практической конференции «Биология микроорганизмов и их научно-практическое использование», Иркутск, 2004; Региональной научно-практической конференции «Пищевые технологии, качество и безопасность продуктов питания», Иркутск, 2006; семинаре врачей-эпидемиологов «Эпидемиология кишечных инфекций», Иркутск, 2006; Научно-практической конференции, посвященной 50-летию Иркутского НИИСХ «Роль сельскохозяйственной науки в развитии АПК Приангарья», Иркутск, 2007; Всероссийской научной конференции «Устойчивость растений к неблагоприятным факторам внешней среды», Иркутск, СИФИБР, 2007; Всероссийской молодежной научно-практической конференции «Пищевые технологии, качество и безопасность продуктов питания», Иркутск, ИрГТУ, 2007; Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы Права, Экономики и Управления СИПЭУ», Иркутск, 2008; 2-м межрегиональном семинаре «Организация санитарно-эпидемиологического мониторинга за острыми кишечными инфекциями», Иркутск, 2008; II Всероссийской научно-практической конференции «Развитие физико-химической биологии и биотехнологии на современном этапе», Иркутск, 2008; Всероссийской научной конференции «Устойчивость растений к неблагоприятным факторам внешней среды», Иркутск, 2009; V Всероссийской конференции молодых ученых, Саратов, 2010; Международной научной конференции «Проблемы экологии: чтения памяти М. М. Кожова», Иркутск, 2010; VII Съезде Общества физиологов растений России «Физиология растений – фундаментальная основа экологии и инновационных биотехнологий», Нижний Новгород, 2011; II Международной научно-практической конференции «Особенности формирования здорового образа жизни: факторы и условия», Улан-Удэ, 2012; научной конференции с международным участием «Фундаментальные и прикладные аспекты инфекционной патологии», посвященной 100-летнему юбилею ИЭМ ФГБУ «НЦ ПЗСРЧ» СО РАМН, Иркутск, 2012.

Автору принадлежит ведущая роль в выборе направления исследования, подборе методов исследования и анализе полученных результатов. Все результаты, представленные в работе, получены при личном участии автора.

По теме диссертации опубликовано 52 работы, из них 16 в журналах, рекомендованных ВАК для публикации материалов докторских диссертаций и 2 - монографии.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ

Похожие диссертации на Полигостальность условно-патогенных энтеробактерий на модели их взаимодействия с растениями