Особливості катаболічних процесів у стійких до антибіотиків штамів Neisseria gonorrhoeae - Автореферат

Проблема розповсюдження стійких до антибіотиків штамів патогенних бактерій належить до числа найгостріших в сучасній медицині та біології, оскільки саме антибіотики є найбільш ефективним, а часто єдиним інструментом в боротьбі із мікробними збудниками захворювань. Гонокок в цьому плані не є виключенням - відомо про стійкість гонококів до антибіотиків всіх основних класів (Ray at al., 2005), включаючи нещодавно запроваджені в медичну практику, а також множинну резистентність гонококів (Van Duynhoven, 1999). Ще одним підходом є застосування одночасно з антибіотиками препаратів, що пригнічували б ферменти, які забезпечують резистентність завдяки інактивації антибіотика, проте такий підхід не дає змогу подолати стійкість, зумовлену іншими механізмами (модифікація мішені, зниження проникності поверхневих структур клітини та інші). Все це зумовлює необхідність найбільш широкого порівняльного вивчення різних ланок метаболізму чутливих та стійких до антибіотиків штамів, з метою встановлення метаболічних особливостей, повязаних із стійкістю до антибіотиків. Дослідження, представлені в роботі, виконані на кафедрі мікробіології та вірусології Дніпропетровського національного університету, в межах програми науково-дослідної держбюджетної теми № 4-031-03 “Фізіолого-біохімічні процеси, які лежать в основі синтезу біологічно активних сполук, патогенності та взаємовідносин у мікроорганізмів” (№ державної реєстрації 0103U000560), яка координується планом науково-дослідних тем Міністерства освіти та науки України.У розділі розглянуто особливості метаболізму гонококів, зокрема шляхи катаболізму глюкози (гліколіз, пенозофосфатний шлях, шлях Ентнера-Дудорова), центральний метаболізм (цикл трикарбонових кислот), структуру дихального ланцюга.Представлено біохімічні механізми стійкості N. gonorrhoeae до основних класів антимікробних препаратів.Всі штами містять криптичну плазміду (4,2 kb), штам D додатково містить конюгативну плазміду (38,9 kb), штам E - Африканську (5,1 kb). Штами характеризувались типовими для N. gonorrhoeae морфологічними, фізіологічними та біохімічними ознаками (позитивна оксидазна реакція, відсутність жовтуватого пігменту, ферментація глюкози з утворенням кислоти та нездатність до ферментації, мальтози, фруктози, сахарози, маннози, лактози, відсутність гемолізу, нездатність відновлювати NO3-здатність синтезувати полісахариди із сахарози). Визначення мінімальної пригнічуючої концентрації (МПК) антибіотиків методом серійних розведень та інтерпретацію результатів проводили за методикою, описаною Lind, 1984. Культивування та накопичення біомаси гонококів проводили у рідкому живильному середовищі (бульйон на основі екстракту бичачого серця, PH 7,2, 1% пептону, 20% сироватки великої рогатої худоби, 2% гідролізату казеїну, 2% екстракту дріжджів, глюкози - 2 г/л) при струшуванні та на твердому агаризованому середовищі аналогічного складу. Активність глюкозо-6-фосфатдегідрогенази (КФ 1.1.1.49) визначали за методом Kornberg, Horecker (1955), по реакції відновлення НАДФ при окисленні глюкозо-6-фосфату.Для досліджуваних штамів швидкість накопичення ацетату в аеробних умовах складала 0,32 - 0,43 мкмоль за 1 год на 1 мг білка, в анаеробних - 0,38 - 0,54 мкмоль за 1 год на 1 мг білка. Швидкість накопичення лактату складала 0,10 - 0,14 мкмоль за 1 год на 1 мг білка (табл. Множинностійкі штами E та D характеризувались підвищенням швидкості накопичення ацетату на 28,1 - 34,3 % в аеробних та на 39,5 - 42,1 % в анаеробних умовах і лактату на 30,0 - 40,0 % - в анаеробних в порівнянні з чутливим штамом B. Для зясування ролі гліколізу в загальній схемі катаболізму глюкози нами було досліджено вплив фториду натрію (NAF) в концентрації 10-3 М на накопичення ацетату і лактату. Однак достовірним можна вважати пригнічення накопичення ацетату та лактату NAF лише для штамів D і Е.Аналіз активності ферментів ЦТК досліджуваних штамів показав зниження активності цитратсинтази на 28,9 - 35,0 % та ізоцитратдегідрогенази (на 21,9 - 39,3 %), а-кетоглутаратдегідрогенази (на 18,8 - 23,1 %) та сукцинатдегідрогенази (на 20,4 - 28,9 %) у полірезистентних штамів D та E в порівнянні з чутливим до антибіотиків штамом В, що можна розглядати як свідчення зниження інтенсивності окислювальних процесів циклу у цих штамів. Штам В Штам А Штам С Штам D Штам E У всіх штамів відмічено зниження активності вказаних ферментів ЦТК в анаеробних умовах порівняно з аеробними. Штам В Штам А Штам С Штам D Штам E Активність аспартатамінотрансферази у штамів D та Е була вищою в порівнянні з чутливим штамом В на 41,3 % та 32,1 % відповідно в аеробних умовах та на 46,0 % і 38,4 % відповідно в анаеробних (табл.Штами N. gonorrhoeae з множинною стійкістю до антибіотиків характеризуються загальною інтенсифікацією катаболізму глюкози, зниженням активності окислювальних реакцій ЦТК з одночасним посиленням потоку інтермедіатів на біосинтетичні потреби, змінами в структурно-функціональних характеристиках цитоплазматичної мембрани, що є теоретичними основами для розробки нових підход