Научный журнал
Научное обозрение. Педагогические науки
ISSN 2500-3402
ПИ №ФС77-57475

ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ СОЛЕЙ ЦИНКА НА РОСТ ПРОБИОТИЧЕСКИХ, ПАТОГЕННЫХ И УСЛОВНО-ПАТОГЕННЫХ ШТАММОВ МИКРООРГАНИЗМОВ

Русяева М.Л. 1 Филончикова Е.С. 1 Сизенцов Я.А. 1
1 ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный университет»
Данная статья посвящена изучению вопроса влияния солей, в качестве катиона которых выступает эссенциальный элемент – цинк, на рост пробиотических, патогенных и условно-патогенных микроорганизмов. Рассматриваемый вопрос имеет важное значение в связи с все растущей проблемой антибиотикорезистентности микроорганизмов. Антибиотикорезистентность микроорганизмов – это устойчивость патогенных микроорганизмов, вызывающих инфекционные заболевания к широкому спектру антибиотиков (бета-лактамы, макролиды, стеройды, тетрациклины, левомицетин, аминогликозиды, пептидные антибиотики, ванкомицин, полиены и антибиотики различного химического строения), т.е. происходит снижение их чувствительности к антибактериальным препаратам. Т.е. антибиотики начинают утрачивать свое практическое значение в борьбе с инфекционными агентами, что поднимает новый вопрос – какими еще средствами можно бороться с патогенными микроорганизмами, если антибиотики не действуют? Такими средствами могут выступать экстракты лекарственных растений (чистотел, дуб, ромашка, алое и др.), которые отчасти обладают антибактериальными свойствами или же – это металлы (медь, цинк), которые имеют высокий уровень бактерицидности. Данная проблема – резистентность микроорганизмов к антибиотическим препаратам – на текущий момент стоит также остро, как и раньше, потому что конкретного решения вопроса нет, а количество случаев заболеваний все возрастает.
антибиотикорезистентность
патогенные микроорганизмы
соли цинка
1. Намазанова-Баранова Л.С. Антибиотикорезистентность в современном мире / Л.С. Намазанова-Баранова, А.А. Баранов // Педиатрическая фармакология. – 2017. – № 5. – С. 341 – 354.
2 Ибрагимова Р.Р. Проблема антибиотикорезистентности в современном мире / Р.Р. Ибрагимова, П.А. Кузнецов // Международный студенческий форум 2017. Актуальные вопросы современной микробиологии и иммунологии. – https://scienceforum.ru/2017/article/2017031534 (дата обращения: 12.04.2019).
3. Чичерина В.Р. Использование результатов по изучению токсичности катионов цинка на рост микроорганизмов в образовательном процессе / В.Р. Чичерина, О.П. Клименко, В.А. Сербова [и др.] // Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры материалы Всероссийской научно-методической конференции. Министерство образования и науки РФ, ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный университет». – 2018. – С. 2855–2860.
4. Королькова Д.С. Определение минимальных подавляющих концентраций солей цинка на рост пробиотических штаммов бактерий рода Bacillus / Д.С. Королькова, М.Л. Русяева, И.В. Коробова // Международный студенческий вестник. – 2018. – № 4–3. – С. 411–414.
5. Морозова Н.В. Оценка резистентности пробиотических штаммов микроорганизмов к эссенциальным и токсичным тяжелым металлам / Н.В. Морозова, И.В. Коробова // Российский иммунологический журнал. – 2017. – Т.11(20). – № 3. – С. 427–428.

Антибиотикорезистентность – устойчивость возбудителей различных инфекционных заболеваний к широкому спектру антибиотиков, т.е. происходит снижение чувствительности патогенной микрофлоры к антибактериальным препаратам. Данная проблема является глобальной для всего человечества. И с каждым днем становится все более сложно бороться с окружающими, и населяющими нас микроорганизмами. Все это связано с такими общеизвестными фактами, как то, что в последние десятилетия не было создано ни одной новой молекулы антибиотиков; фармацевтические предприятия не заинтересованы в разработках других антибиотиков; а также, использование антибиотиков не по назначению – т.е. когда люди сами себе прописывают препараты не зная причину своего недуга и т.д. [1]

Устойчивость микроорганизмов к антибиотикам может быть двух типов: природная и приобретенная. Приобретенная устойчивость заключается чаще всего в синтезе ферментов, которые изменяют или инактивируют антибактериальные средства (бета-лактамазы, ацетилтрансферазы и др.). Отсутствие у микроорганизма мишени, на которую непосредственно влияет антибиотик, выражает его природную устойчивость. Наиболее быстро вырабатывают устойчивость к используемым в настоящее время антибиотикам стафилококки, пневмококки и т.д. [2].

В связи с растущей проблемой антибиотикорезистентности многие ученые и исследователи пытаются разработать другие эффективные средства отличные от антибиотиков, которые бы имели аналогичное или даже превышающее их бактерицидное действие. В качестве таких средств могут быть использованы экстракты лекарственных растений, металлы и другое. Но, например, многие лекарственные растения обладающие хорошими ранозаживляющими, затягивающими свойствами, не имеют выраженного бактерицидного действия, что не может быть использовано для прекращения развития патогенных микроорганизмов в ране. А цинковая мазь, в состав которой входит только оксид цинка и вазелин, обладает помимо адсорбирующего, подсушивающего действия, еще и антисептическое. Т.е. использование эссенциальных элементов в составе антимикробных препаратов для предотвращения развития инфекции является открытой областью, которую необходимо тщательно изучить [2–3].

Таким образом, все эти средства – антибиотики, экстракты лекарственных растений, эссенциальные металлы – использующиеся по отдельности сейчас, могут быть применены для создания высокоэффективного бактерицидного, ранозаживляющего препарата путем совмещения их действий.

В следствие этого, целью нашего исследования является изучение бактерицидного действия солей, в состав которых в качестве катиона выступает эссенциальный элемент – цинк, по отношению к пробиотическим, патогенным и условно-патогенным щтаммам микроорганизмов (рисунок).

В качестве объектов исследования были использованы такие штаммы микроорганизмов, как четыре пробиотических препарата на основе бактерий рода Bacillus: Споробактерин (B. subtilis 534), Ветом 1.1 (B. subtilis 10641), Ветом 3 (B. amyloliquefaciens 10642), Ветом 4 (B. amyloliquefaciens 10643), условно-патогенные микроорганизмы: Escherichia coli, Micrococcus luteus, Staphylococcus aureus, а также патогенный штамм: Pseudomonas aeruginosa. В качестве бактерицидных факторов в работе использовались сульфат цинка (ZnSO4), нитрат цинка(Zn(NO3)2) и ацетат цинка (Zn(СH3COO)2).

1 2 3

rus-1.tif rus-2.tif rus-3.tif

4 5 6

rus-4.tif rus-5.tif rus-6.tif

Влияние ZnSO4 на рост исследуемых микроорганизмов: 1 – B. subtilis 534; 2 – M. luteus; 3 – P. aeruginosa; 4 – B. amyloliquefaciens 10642; 5 – B. subtilis 10641; 6 – E. coli

Для оценки биотоксичности солей цинка использовали метод агаровых лунок, выбор данного метода объясняется тем, что он позволяет не только качественно, но и количественно оценить влияние химических соединений на рост анализируемых микроорганизмов [4].

Методика выполнения заключается в следующем: изучаемый микроорганизм высевали сплошным «газоном» на поверхность агаровой пластинки (1,5 % МПА) в чашке Петри. После этого, пробочным сверлом (диаметр 5 мм) вырезали агаровые блочки, при этом на одной чашке Петри можно разместить до 7 агаровых лунок в которые в последующем вносили исследуемые концентрации веществ для оценки их ингибирующего и субингибирующего эффекта. Чашки помещали в термостат на 24 часа при температуре 37°С. После инкубирования производили визуальную оценку действия исследуемого металла на рост популяции. Отсутствие зон подавления роста свидетельствовало о отсутствии влияния либо соли в целом (как правило данное явление отмечалось у солей с низки уровнем диссоциации), либо определенной концентрации. В том случае если исследуемое вещество обладало высокой бактерицидной активностью в отношении исследуемого микроорганизма регистрировали значительные зоны подавления роста вокруг лунки [5].

Данные, представленные на рисунке, показывают, что высокие концентрации катионов цинка оказывают выраженный бактерицидный эффект как в отношении пробиотических штаммов, так и в отношении патогенных и условно-патогенных штаммов микроорганизмов. Т.е. наблюдается прямая зависимость между концентрацией химического вещества и зоной подавления роста микроорганизма, по мере снижения концентрации уменьшается диаметр зоны подавления вплоть до ее отсутствия. Обобщенные данные по изучению влияния солей цинка на исследуемые микроорганизмы представлены в таблице.

Оценка влияния солей цинка на рост исследуемых микроорганизмов

Исследуемые микроорганизмы

ZnSO4, мг/мл

1148

574

287

143,5

71,75

35,875

17,9375

B. subtilis 534

27,4 ± 0,6782

22,6 ± 0,6782

21 ± 0,5477

17 ± 1,3038

11,2 ± 2,8178

7,4 ± 2,1587

B. subtilis 10641

31,6 ± 0,6782

21,6 ± 1,7204

17,6 ± 1,9899

22,8 ± 1,3928

16,8 ± 4,2356

B. amyloliquefaciens 10642

34 ± 1,1402

23,8 ± 1,3565

19 ± 1,1402

17,2 ± 0,6633

12,2 ± 0,6633

9,4 ± 1,1225

B. amyloliquefaciens 10643

34,6 ± 2,9257

31,4 ± 2,9086

29,2 ± 2,8531

25,8 ± 3,2156

19,4 ± 4,9558

20,4 ± 5,1245

12,6 ± 3,7762

S. aureus

30,8 ± 0,3742

27 ± 0,3162

23,2 ± 0,7348

18 ± 0,5477

14 ± 0,8366

9,4 ± 0,7483

E. coli

23 ± 0,5477

20,6 ± 0,4

17,6 ± 0,6782

13,4 ± 0,7483

6,2 ± 2,6344

P. aeruginosa

22,8 ± 0,8602

18,4 ± 0,5099

13 ± 0,5477

10 ± 0,3162

8,6 ± 0,2450

M. luteus

38,2 ± 1,2806

32,6 ± 0,87178

28 ± 1,3038

19 ± 0,7072

13 ± 0,5477

 

Zn (CH3COO)2, мг/мл

812

406

203

101,5

50,75

25,375

12,6875

B. subtilis 534

26 ± 1,4142

23,8 ± 1,1136

22 ± 1,0955

16,8 ± 0,6633

12,6 ± 0,6782

12,4 ± 1,4353

B. subtilis 10641

29,6 ± 0,2449

23,4 ± 1,2249

17,2 ± 2,1307

15,2 ± 5,5533

B. amyloliquefaciens 10642

29,8 ± 0,8

23,2 ± 0,5831

21 ± 0,7071

16,2 ± 0,5831

13 ± 0,8944

12,6 ± 0,8124

B. amyloliquefaciens 10643

32,4 ± 1,7493

30,6 ± 0,8718

29 ± 0,8367

26,8 ± 1,0198

19,8 ± 5,0139

13,2 ± 5,4718

10 ± 4,0866

S. aureus

27,8 ± 0,2

23,4 ± 0,8178

19,2 ± 0,9695

12 ± 0,3162

7 ± 0,3162

E. coli

21,2 ± 0,7348

18,4 ± 0,8124

14,4 ± 0,5099

7,8 ± 2,1071

Окончание табл.

 

Zn (CH3COO)2, мг/мл

812

406

203

101,5

50,75

25,375

12,6875

P. aeruginosa

16,2 ± 0,5831

12,8 ± 0,3742

10,6 ± 0,5099

7,4 ± 1,8601

M. luteus

32,8 ± 0,8602

30,8 ± 0,7350

24 ± 0,4472

17,6 ± 1,2083

11,4 ± 1,0296

 

Zn(NO3)2, мг/мл

1188

594

297

148,5

74,25

37,125

18,5625

B. subtilis 534

26,4 ± 1,6309

23,8 ± 1,3565

21 ± 0,6325

18 ± 0,3162

13 ± 0,8944

8,8 ± 2,2226

B. subtilis 10641

28,4 ± 0,9274

22 ± 1,0488

16,4 ± 0,4

25 ± 2,7928

14,6 ± 6,005

B. amyloliquefaciens 10642

28,8 ± 0,5831

23,2 ± 0,2

19,4 ± 0,6782

16,2 ± 0,5831

13 ± 0,8944

12,6 ± 0,8124

B. amyloliquefaciens 10643

34,6 ± 0,6782

25,2 ± 6,4141

29,2 ± 1,2

27,4 ± 1,7205

23,6 ± 0,8124

21 ± 0,6325

S. aureus

27,8 ± 0,6633

23,6 ± 0,9274

18,6 ± 0,6782

12,6 ± 1,6309

9,2 ± 0,8

5,4 ± 1,3638

E. coli

22,2 ± 0,4899

18,2 ± 0,8

17 ± 0,5477

9,4 ± 0,6782

4 ± 1,7029

P. aeruginosa

20,8 ± 0,4899

15,8 ± 0,7348

12,2 ± 0,3742

10,6 ± 0,4

8,6 ± 0,2449

M. luteus

35,4 ± 0,5099

31,8 ± 0,4890

23,6 ± 0,6

18,4 ± 0,6782

14,2 ± 0,3742

При исследовании влияния анионных компонентов цинка на пробиотические, патогенные и условно-патогенные штаммы были получены следующие результаты. Исследования показывают о достаточно выраженном токсическом влиянии всех исследуемых солей цинка не зависимо от анионного компонента в отношении изучаемых микроорганизмов. Но следует отметить, что наиболее выраженным токсическим эффектом в отношении микроорганизмов S. aureus, E. coli, P. aeruginosa, M. luteus обладает сульфат цинка, однако значения зон подавления роста, которого, незначительно превысили значения ацетата и нитрата цинка для изучаемых штаммов. Данная зависимость также наблюдается и в отношении пробиотических штаммов (B. subtilis, 534 B. subtilis 106,4 B. amyloliquefaciens 10642,1 B. amyloliquefaciens 10643)

Также было установлено, что в отношении нитрата, сульфата и ацетата цинка наиболее устойчивым оказался патогенный штамм P. aeruginosa.


Библиографическая ссылка

Русяева М.Л., Филончикова Е.С., Сизенцов Я.А. ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ СОЛЕЙ ЦИНКА НА РОСТ ПРОБИОТИЧЕСКИХ, ПАТОГЕННЫХ И УСЛОВНО-ПАТОГЕННЫХ ШТАММОВ МИКРООРГАНИЗМОВ // Научное обозрение. Педагогические науки. – 2019. – № 5-2. – С. 79-82;
URL: https://science-pedagogy.ru/ru/article/view?id=2173 (дата обращения: 26.10.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074