Взаємодія мультирезистентних до металів бактерій з іонами міді, кадмію і ванадію - Автореферат

Як правило, мікроорганізми, резистентні до іонів важких металів, виділяють переважно з джерел з високим рівнем техногенного навантаження [Анисимова и др., 1993; Piotrowska-Seget et al., 2005]. Розуміння основ природи такої взаємодії в перспективі може привести до більш інтенсивного використання таких мікроорганізмів в очистці навколишнього середовища від іонів важких металів. Метою даної роботи було дослідження розповсюдження мікроорганізмів, стійких до високих концентрацій ряду іонів важких металів, в джерелах з різним рівнем техногенного навантаження та вивчення особливостей взаємодії селекціонованих штамів з іонами міді, кадмію і ванадію. Відповідно до мети були поставлені наступні завдання: - виділити з джерел з різним рівнем техногенного навантаження мікроорганізми, резистентні до високих концентрацій іонів міді, кадмію, срібла і ванадію; Предметом дослідження були поширення мікроорганізмів, резистентних до іонів міді, кадмію, срібла та ванадію, в джерелах з різним рівнем техногенного навантаження і взаємодія мультирезистентних штамів бактерій з високими концентраціями іонів міді, кадмію і ванадію.Обєктами дослідження були 110 штамів стійких до іонів важких металів мікроорганізмів, виділених з джерел з різним рівнем техногенного навантаження (табл. Для порівняльних досліджень в роботі були використані штами бактерій Pseudomonas aeruginosa УКМ B-1T (ATCC 10145) і Pseudomonas aeruginosa УКМ B-900 (ATCC 9027), підтримувані в Українській Колекції Мікроорганізмів, і штами Escherichia coli K12(F) і Escherichia coli J53(RP4) з колекції відділу молекулярної генетики бактеріофагів Інституту мікробіології і вірусології ім. Для визначення спектру стійкості до іонів важких металів та впливу іонів міді, кадмію, срібла і ванадію на ріст бактерій були відібрані 7 штамів мультирезистентних до іонів металів бактерій. Мінімальні інгібуючі концентрації (МІК) ряду іонів важких металів для штамів бактерій визначали на агаризованому середовищі М, що містило відповідні концентрації іонів важких металів. Індукцію стійкості до іонів міді, ванадію та кадмію мультирезистентних штамів бактерій досліджували шляхом попередньої інкубації штамів в середовищі, що містило 0,1 г/л Cu2 , 0,05 г/л Cd2 або 0,1 г/л V5 (індуковані культури) чи в середовищі без іонів металу (неіндуковані культури), з подальшим пересівом їх в середовище, що містило 1,0 г/л Cu2 , 0,5 г/л Cd2 або 1,0 г/л V5 .З джерел з різним рівнем техногенного навантаження було ізольовано 110 штамів мікроорганізмів, що були здатні рости на агаризованому середовищі М в присутності 1,0 г/л Cu2 , 1,0 г/л V5 , 0,5 г/л Cd2 або 0,1 г/л Ag . Однак більша частина стійких до іонів металів мікроорганізмів (58,18%) була ізольована нами з джерел з низьким рівнем техногенного навантаження. Зі 110 ізольованих штамів 93 штами (84,54%) були резистентні до пятивалентного ванадію, 80 штамів (72,73%) - до іонів міді, 62 штами (56,36%) були стійкі до дії іонів кадмію, а 54 ізоляти (49,09%) - до іонів срібла. 43 культури (39,09%) були здатні рости на суміші іонів міді, кадмію і срібла, і тільки 17 штамів були стійкі до одного металу. Найчастіше зустрічалися мікроорганізми з фенотипом CUV (66 штамів), CDV (56 штамів), VAG (49 штамів), CUCD (48 штамів).Характер відповіді штамів P. aeruginosa A17, A03 та C25a на індукцію низькими концентраціями іонів міді, ванадію та кадмію був специфічним для кожного штаму. Спостерігали індукцію стійкості до іонів міді та кадмію у штамів P. aeruginosa А 03 та С 25а, але не штаму P. aeruginosa А 17. Продукція ЕПЦ пригнічувалась у всіх досліджених штамів в присутності ванадату, а також в присутності іонів міді та кадмію у штаму P. aeruginosa А 17. Навпаки, іони кадмію стимулювали продукцію ЕПЦ у штамів P. aeruginosa А 03 та С 25а, а іони міді - у штаму P. aeruginosa С 25а. Ми припускаемо, що плазміда, яку містив штам P. aeruginosa С 25а, несла гени стійкості до іонів міді та кадмію, оскільки штам E. coli J53, чутливий до іонів міді і кадмію, в результаті конюгативного процесу набував стійкості до іонів міді та кадмію (табл.Переважна кількість ізольованих штамів мала множинну стійкість до 2 або більше іонів важких металів. Штами з найвищим рівнем множинної стійкості до іонів важких металів належали до виду Pseudomonas aeruginosa. Резистентність до іонів міді та кадмію мала індукований характер у штамів P. aeruginosa А 03 та С 25а і конститутивний - у штаму P. aeruginosa А 17. Показано конюгативний перенос детермінант стійкості до іонів міді та кадмію з штаму P. aeruginosa С 25а до штаму E. coli J53.

Основний зміст

1. Мікроорганізми, стійкі до високих концентрацій іонів міді, кадмію, срібла і ванадію, розповсюджені в джерелах як з високим так і низьким рівнем техногенного навантаження. Переважна кількість ізольованих штамів мала множинну стійкість до 2 або більше іонів важких металів. Серед 110 ізольованих штамів домінували грамнегативні палички (61,8%).

2. Досліджені штами характеризувалися широким спектром стійкості до іонів важких металів. Штами з найвищим рівнем множинної стійкості до іонів важких металів належали до виду Pseudomonas aeruginosa.

3. Стійкість мультирезистентних штамів P. aeruginosa до іонів міді та кадмію зумовлена сорбційними процесами на поверхні клітини та АТФ-залежними системами ефлюксу, в яких задіяний синтез білку de novo.

4. Резистентність до іонів міді та кадмію мала індукований характер у штамів P. aeruginosa А 03 та С 25а і конститутивний - у штаму P. aeruginosa А 17. Індукція стійкості до ванадату встановлена у штаму P. aeruginosa С 25а.

5. Показано конюгативний перенос детермінант стійкості до іонів міді та кадмію з штаму P. aeruginosa С 25а до штаму E. coli J53.

6. Показано відновлення ванадату штамами P. aeruginosa, що не повязане з анаеробним диханням. Виявлено індукцію бактеріального відновлення ванадату в аеробних умовах інгібітором АТФАЗНОЇ активності дициклогексилкарбодіімідом.

7. Показано здатність штамів P. aeruginosa А 17, А 03 та С 25а використовувати як єдине джерело вуглецю нафту, гексадекан та дизельне пальне, що може бути використано в біоремедіаційних процесах.

1. Янєва О.Д., Смирнова Г.Ф., Підгорський В.С. Розповсюдження метал-резистентних мікроорганізмів в екологічних нішах з різним ступенем забруднення // Науковий вісник Чернівецького університету: Збірник наукових праць. - Вип. 193: Біологія. - Чернівці: "Рута", 2004. - С. 47-52. (Здобувачем особисто вивчено розповсюдження стійких до іонів важких металів мікроорганізмів в різних місцях існування)

2. Янєва О.Д, Смирнова Г.Ф., Підгорський В.С. Резистентність до антибіотиків і важких металів деяких грамнегативних бактерій // Вісник Одеського Національного Університету. - 2005. - Т. 10, випуск 7. - С. 96-101. (Здобувачем особисто досліджено стійкість до іонів важких металів і антибіотиків мультирезистентних штамів бактерій)

3. Янєва О.Д., Смирнова Г.Ф., Підгорський В.С. Індукція стійкості до іонів міді і кадмію мультирезистентних штамів роду Pseudomonas // Доповіді НАН України. - 2007. - № 3. - С. 181-185. (Здобувачем вивчено індуковану відповідь штамів роду Pseudomonas на дію іонів міді і кадмію)

4. Ianieva O.D., Smyrnova H.F. Effects of heavy metal ions on some gram-negative multiresistant strains // Науковий вісник Ужгородського університету. Серія "Біологія". - 2007. - Випуск 20. - С. 234-238. (Здобувачем особисто досліджено вплив іонів важких металів на ріст 7 штамів мультирезистентних бактерій)

5. Подгорский В.С., Смирнова Г.Ф., Янева О.Д. Особенности рапространения металлрезистентных микроорганизмов в различных экологических нишах // Сборник тезисов международной научной конференции "Современные проблемы загрязнения почв" (Москва, 24-28 мая, 2004) - М.: МГУ. - 2004. - С. 256.

6. Янєва О.Д., Смирнова Г.Ф., Підгорський В.С. Резистентність до антибіотиків і важких металів деяких грамнегативних бактерій // Х зїзд товариства мікробіологів України (Одеса, 15-17 вересня, 2004). Тези доповідей. - Одеса: Астропринт. - 2004. - С. 95.

7. Янева О.Д., Смирнова Г.Ф., Подгорский В.С. Рост и индукция устойчивости к тяжелым металлам грамотрицательных металлрезистентных бактерий // Биология - наука XXI века: 10 Пущинская школа-конференция молодых ученых, посвященная 50-летию Пущинского научного центра РАН (Пущино, 17-21 апреля 2006 года). Сборник тезисов. Пущино. - 2006. - С. 222.

8. Янева О.Д., Смирнова Г.Ф., Подгорский В.С. Индукция устойчивости к ионам меди и кадмия мультирезистентных штаммов рода Pseudomonas // Тези доповідей міжнародної наукової конференції "Мікробні біотехнології" (Одеса, 11-15 вересня, 2006),).- Одеса: Астропринт. - 2006. - С. 212

9. Янєва О. Штами Pseudomonas aeruginosa, мультирезистентні до іонів важких металів // Шевченківська весна: Матеріали Міжнародної науково-практичної конференції студентів, аспірантів та молодих вчених. - Вип. V: У 5-х част. - Ч.1 / За заг. ред. проф. О.К. Закусила. - Київ: ВЦ "Принт-центр". - 2007. - С. 91-94.

10. Ianieva O. Accumulation of heavy metal ions by multiresistant strains Pseudomonas aeruginosa // Modern problems of Microbiology and Biotechnology: Book of abstracts: Матеріали Міжнародної конференції молодих учених і студентів / Голов. ред. В.О. Іваниця. - Одеса: Астропринт. - 2007. - С. 4.

Размещено на .ru