Исследования L-форм бактерий

бактерия микоплазма листерия

Известно, что у энтеропатогенных бактерий основу биопленки составляют адгезины белковой и полисахаридной природы. Стратегия выживания популяций листерий в голодной среде (водопроводная вода) при разных температурах основана на гетероморфизме с различными проявлениями L-трансформации, что расширяет возможности поддержания их численности и циркуляции в межэпидемиологические периоды. Свойство листерий не только выживать, но и размножаться при пониженных температурах обусловлено адаптационными механизмами, присущими психрофилам. В первую очередь, это так называемая гомеовязкостная адаптация -- изменение состава жирных кислот в липидах мембран в соответствии с температурой окружающей среды. При понижении температуры содержание ненасыщенных жирных кислот повышается, чем предотвращается замерзание липидов и избыточная жесткость мембран. К другим подобным факторам относится способность компенсировать малую эффективность рибосом при низких температурах их дополнительным образованием, что проявляется в увеличении содержания РНК. Кроме того, адаптация психрофилов связана с конформационными изменениями белков под действием термолабильных ферментов. Все чаще регистрируют вспышки листериоза при употреблении в пищу мясных и молочных продуктов. После контаминации листериями их колониеобразующая активность при 4 °С за 7 сут в стерилизованном молоке увеличивалась на четыре порядка, в кисломолочных продуктах -- на три, в сырах -- на два. Следовательно, наличие даже небольшого числа листерий способно привести к бурному развитию популяции до опасного для здоровья количества. В условиях пониженных температур было установлено, что, как и в водной среде, одна часть популяции существует в колониях и микроколониях с межклеточным матриксом, формирующим покровы (биопленки), другая -- находится на разных стадиях гетероморфизма, что свидетельствует о фенотипической гетерогенности популяций (рис. 9, А, Б, В).

А -- фрагмент образца куриного мяса (на поверхности сарколеммы выявляются единичные адгезированные и делящиеся бактерии, бар 3,1 мкм); Б -- стерилизованное молоко (видны микроколонии, закрытые с поверхности покровами, в отдельных фрагментах наблюдаются скопления протопластов); В -- фрагмент капли биокефира (наряду с клетками нормальной морфологии встречаются гетероморфные клетки протопластного типа и мелкие L-формы, бар 5,0 мкм) (электронный микроскоп Hitachi-800 со сканирующей приставкой Hitachi-8010, Япония)

Рисунок 9 - Listeria monocytogenes в контаминированных пищевых продуктах:

Изучение морфологии и особенностей развития листерий в стеблях кормового овса сорта Улов позволило констатировать, что эти микроорганизмы из почвы через корневую систему проникают внутрь вегетативных органов. Так, в гомогенате корней число листерий было выше, чем в гомогенате листовых пластинок. Внутри листовых пластинок на всех сроках наблюдения был выявлен гетероморфизм листерий с дефектной клеточной стенкой (рис. 10, А). Из морфологических вариантов отмечали бактерии с измененной формой, нарушенным механизмом деления, с потерей способности к адгезии и колонизации, что, как известно, ведет к утрате патогенных свойств, образование клеток протопластного типа. При благоприятных условиях гетероморфные клетки реверсировали в исходную форму с сохранением морфологических и физиологических свойств. Стратегия выживания популяций листерий в растении определяется комплексом его механизмов защиты, действие которых вызывает разрушение клеточной стенки, что приводит к различным проявлениям L-трансформации и образованию нестабильных L-форм, способных к реверсии в исходное состояние. Этот процесс расширяет возможности возбудителя поддерживать численность и накапливаться в зеленых кормах. Контаминации кормов листериями также способствует адгезия и колонизация твердых частиц кормов. С использованием СЭМ было показано, что при пониженных температурах и повышенной влажности в течение 24 ч клетки прикреплялись к поверхности дробленого зерна с последующим формированием микроколоний и колоний (см. рис. 10, Б), то есть происходило активное размножение листерий. При повышении температуры адгезия и колонизация замедлялись вследствие психрофильности этих бактерий.

А -- фрагмент листовой пластинки овса (эпидерма частично удалена, видна популяция гетероморфных клеток); Б -- фрагмент частиц дробленого зерна (клетки адгезированы на поверхности частиц, начало формирования микроколонии) (электронный микроскоп Hitachi-800 со сканирующей приставкой Hitachi- 8010, Япония)

Рисунок 10 - Listeria monocytogenes в растительных образцах:

Таким образом, популяции листерий в разных объектах (вода, зеленые растения, зерно, продукты питания) в диапазоне температур от -18 до +37 °С адаптируются к меняющимся условиям, проявляя гетероморфизм с различными элементами L-трансформации, что обеспечивает длительную персистенцию. L-трансформация существенно затрудняет индикацию листерий, так как нередко видимого роста при культивировании таких бактерий на питательных средах не наблюдается. Собственные исследования и анализ данных литературы позволили нам назвать основные адаптационные механизмы, обеспечивающие сохранение жизнеспособности у листерий. Это фенотипическая гетерогенность (гетероморфизм с различными проявлениями L-трансформации); возможность формировать микроколонии и колонии по типу многоклеточного организма; целостность популяции за счет внутрипопуляционных связей, отсутствующих у единичных клеток, и ее способность реагировать на воздействие среды обитания. Из-за способности нестабильных L-форм инициировать новые колоний посредством реверсии в исходную форму В.Д. Тимаков и Г.Я. Коган назвали процесс L-трансформации «транзитной системой». Такой адаптационный механизм, проявляющийся изменением биохимических и морфологических свойств в популяциях, способствует выживанию вида бактерий и создает опасность возникновения инфекционного очага. Итак, с применением неинвазивной сканирующей электронной микроскопии изучен гетероморфизм, воздействие абиотических и биотических факторов среды на популяцию, способность к реверсии, процессы адгезии и колонизации и пр. у листерий, что дало объективную информацию об их популяциях в среде обитания и расширило представление о структурно-функциональных особенностях патогенных организмов в целом. В широком смысле это позволяет по-новому подойти ко многим практическим проблемам воздействия на возбудителей как в среде обитания, так и в макроорганизме, в том числе обосновать подбор новых дезинфицирующих средств и лекарственных препаратов[9].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Исследования L-форм представляют существенный интерес для медицинской микробиологии, поскольку в таком состоянии в организме человека и животных могут сохраняться патогенные бактерии. При неправильном использовании антибиотиков, приводящем к образованию L-форм из бактерий, может наступить временное улучшение состояния больного. Однако после прекращения приема лекарства происходит превращение L-форм в бактерии исходного вида с восстановлением их вирулентности, что приводит к рецидиву болезни. Именно по этой причине очень важно при лечении инфекционных и других заболеваний, вызванных действием патогенных микроорганизмов, принимать антибиотики по четкой схеме приема и необходимое количество дней.

Исключительное значение L-трансформации патогенных бактерий заключается в том, что она является частой причиной перехода острых форм заболеваний в хронические и их обострений. L-трансформацию надо рассматривать не просто как одно из проявлений изменчивости бактерий, а как своеобразную, присущую всем бактериям форму приспособления к неблагоприятным условиям существования (подобно спорообразованию), которая способствует сохранению вида бактерий в природе. Клеточная стенка и ее синтез чувствительны к действию антител и различных химиопрепаратов. Освобождение от нее не лишает бактерии жизнеспособности, но позволяет переживать действие этих неблагоприятных для них факторов, а по их устранении -- возвращаться в свое исходное состояние.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Проект «Вся биология» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://sbio.info/dic/10531 / - Дата доступа: 21.01.2016.

2. Биопланета.ru [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://beaplanet.ru/prokarioty/bakterii/stroenie_bakteriy.html Beaplanet.ru/ - Дата доступа: 21.01.2016.

3. Энциклопедия Кругосвет ru [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/biologiya/BAKTERII.html?page=0,1/ - Дата доступа: 21.01.2016.

4. Лысак, В.В., Микробиология - Минск: БГУ, 2007--388 с.

5 Научная электронная библиотека «Киберленинка» ru [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://cyberleninka.ru/article/n/ob-infitsirovanii-krovi-v-norme-i-pri-patologii/ - Дата доступа: 10.01.2016.

6. Научная электронная библиотека «Киберленинка» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://cyberleninka.ru/article/n/tehnika-vzyatiya-materiala-iz-nebolshih-po-ploschadi-ili-trudnodostupnyh-uchastkov-tela-cheloveka-dlya-izucheniya-mikroorganizmov/ - Дата доступа: 20.01.2016.

7. Н.А. Бакулина, Микробиология - СССР, 1980--45 с.

8. Васильев Д.А. и др., Методы общей бактериологии/ Д.А. Васильев, А.А. Щербаков Л.В. Карпунина С.Н. Золотухин: Ульяновск, 2007--64-72 с.

9. Научная электронная библиотека «Киберленинка»: [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://cyberleninka.ru/article/n/izuchenie-populyatsiy-patogennyh-listeriy-v-obektah-okruzhayuschey-sredy-s-ispolzovaniem-skaniruyuschey-elektronnoy-mikroskopii/ - Дата доступа: 20.01.2016

10. Павлович, С. А., Микробиология с вирусологией и иммунологией--Минск, 2007--324 с.

11. Чурбанова И. Н., Микробиология--СССР, 1983--31 с.

12. Павлович С.А., Микробиология с микробиологическими исследованиями, Минск, 2007--282 с.

13.Бакулина Н.А., Микробиология/ Н.А Бакулина, Э.Л.Краевая, СССР, 1978--28 с.

14 Биология и медицина [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://medbiol.ru/medbiol/micoplasm/000b6887.htm/ - Дата доступа: 11.01.2016

15. Медицинские диссертации [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://medical-diss.com/docreader/157992/a#?page=3/ - Дата доступа: 11.01.2016

Размещено на Allbest.ru