Оценка антибактериального эффекта продуктов пчеловодства

Факультет физико-математических и естественных наук

Оценка антибактериального эффекта продуктов пчеловодства

Файзулина А.Н., студентка

Бердникова Д.Т., студентка

Аннотация

Ключевые слова: продукты пчеловодства, антибактериальные пептиды и белки, антибактериальный эффект.

Annotation

Keywords: bee products, antibacterial peptides and proteins, antibacterial effect.

Уже много времени считается перспективно использовать в области биохимии различные продукты пчеловодства для изучения антибактериального эффекта. Много столетий подряд, так называемая, народная медицина использует в качестве средств, для поднятия иммунитета, антибактерицидных и ранозаживляющих средств, восстановления после различных болезней, всем нам хорошо известные продукты пчеловодства такие, как мёд, прополис, маточное молочко, трутневый расплод и другие [2, с. 240].

Например, бактерицидные компоненты мёда связаны с содержанием в его составе метилглиоксаля, перекиси водорода и большого количества углеводов. Было доказано, что определенный сорт мёда мануки (Leptospermum scoparium) в своём составе содержит больше количество метилглиоксаля, по сравнению с другими сортами мёда. Тем самым обладает более эффективным антибактерицидным свойством [15, с. 483].

Но это не дает нам повода утверждать, что другие сорта мёда не обладают анибактерицидными свойствами из-за меньшего содержания в них такого компонента, как метилглиоксаля. Потому что кроме этого компонента в мёде присутствуют ещё и сахара. Высокая осмолярность которых также обеспечивает бактерицидные свойства. Ученые предполагают, что высокая осмолярность и низкое содержание воды, может не давать возможности в росте и развитие бактерий. Также учеными ещё предполагался тот факт, что в мёде помимо сахаров и углеводов находятся ещё антибактерицидные пептиды пчелиного происхождения. Ещё с 80-х годов XX века было известно, что антибактерицидные пептиды - являются главным компонент врождённого иммунитета насекомых. А в 90-х годах того же столетия были выделены два семейства антибактерицидных пептидов - абаецины и апидаецины. Эти пептиды синтезируются в гемолимфе и обеспечивают защитную функцию пчел против различных бактериальных заболеваний. Большинство ученых с большой уверенностью предполагают, что эти антибактерицидные пептиды могут попасть в мёд в то время, когда происходит переваривания нектара в зобу пчёл, необходимым для предотвращения его порчи и сохранности. Первые упоминания об антибактериальных свойствах мёда были описаны Ван Кетелем в 1892 году. О том, что мёд обладает антибактериальными и бактерицидными свойствами, говорят ряд факторов.

Одним вот из таких факторов является - ингибин. После детального изучения его свойства и происхождение, было выявлено, что этим веществом оказалась перекись водорода (H2O2). В дальнейшем оказалось, что перекись водорода (H2O2) образуется из глюкозы в процессе воздействия секрета фарингеальной железы пчел, фермента-глюкозооксидазы с участием кислорода. В итоге получается из глюкозы глюконолактон, который потом переходит в глюконовую кислоту и в перекись водорода. В итоге была установлена прямая зависимость между перекисью водорода (H2O2) и её антибактериальными свойствами в мёде. Но это ещё не всё, так как в дальнейшем в мёде обнаружили ещё один бактерицидный фактор - фитонцид. В его состав входит бензойная кислота [3, с. 176].

Эти антибактериальные компоненты, находящиеся в мёде, способствуют нормализации микрофлоры желудочно-кишечного тракта.

В благоприятных условиях для развития пчелиной семьи, пчелы могут также выделять уникальные по своим свойствам белки, выполняющие разные функции. Эти уникальные белки, образуются с помощью мандибулярных и гипофарингеальных слюнных желез медоносных пчел.

Следующий продукт пчеловодства обладающим антибактериальным эффектом это маточное молочко. Маточное молочко по своим критериям во многом превосходит всеми известное коровье молоко. Так как в 5 раз больше содержит белков, в 6 раз больше углеводов, 2-3 раза больше жиров и в большей степени витаминов. Причем белки являются, хорошо усвояемыми. Натуральное произведенное пчелами маточное молочко в маточнике является стерильным. И обладает бактериостатическими и бактерицидными свойствами способных задерживать видимый рост и развитие многих микроорганизмов, вплоть до их уничтожения [6, с. 560]. Отличительной особенностью является то, что в маточном молочке содержится в большом количестве лизоцим. Который может выступать в качестве гуморального фактора резистентности, способный вызывать разрушение (лизис) клеточных мембран бактерий, а также выработку антител, играющую важную роль в иммуномодулирующей активности.

Следующим одним из известных продуктов пчеловодства является трутневый расплод.

Трутневый расплод по своим химическим свойствам и составу очень схож с характеристиками маточного молочка. В его составе содержание белков, жиров, углеводов, макроэлементов и микроэлементов практически одинаково. антибактериальный лекарственный продукт пчеловодство

Антибактериальный эффект у продуктов пчеловодства в большой степени зависит от содержания в них деценовых кислот [14, с. 269].

Вследствие этого антибактериальная активность гомогената трутневого расплода в отношении золотистого стафилококка, кишечной и слизеобразующей палочки буквально почти отсутствует, в отличие от угнетающего действия маточного молочка. А также, собственно, не исключено, маленькое содержание в трутневом расплоде деценовых кислот, а также реакция среды с pH = 7, которое оказывается допороговыми для антибактериального эффекта микроорганизма. Это согласуется с исчезновением антибактериального эффекта маточного молочка при нейтрализации его щелочным раствором [1, с. 101].

Как уже известно, у насекомых главным звеном в гуморальном иммунитете считаются антибактерицидные пептиды. К данной группе относятся катионные соединения белковой природы с молекулярной массой от 500-10.000 Да. Эти пептиды обладают антибактериальными и фунгицидными свойствами. Они способны встраиваться в мембранные структуры бактериальных клеток и приводить к разрушению липидной бислойной структуры мембран. Большинство таких антибактериальных пептидов (АБП) этой группы являются амфипатричными. Это означает, что они обладают как гидрофильными, так и гидрофобными структурами. Такие структуры обеспечивают взаимодействие пептидов с липидными компонентами (гидрофобная область) и фосфолипидными группами (гидрофильная область) [12, с. 491].

Но некоторые бактерицидные пептиды даже при очень малых концентрациях способны на уничтожение бактерий, причём, не касаясь изменений в их мембранной структуре. Тем самым вместо направленного воздействия АБП на мембранную структуру, приводящую к их гибели, они действуют на некоторые другие не менее важные процессы, проходящие внутри клетки. Например, такие как репликация и синтез белка. Которые никак не повлияют на целостность мембранной структуры.

Антибактериальные пептиды могут либо быть ассоциированы с пограничным эпителием или же находиться в свободном состоянии в гемолимфе [16, с. 747].

Воспроизводство антибактериальных пептидов у насекомых носит, индуцибельный характер. В гемолимфе содержится относительно низкая концентрация бактерицидных пептидов, но их концентрация способна повышаться при инфицировании.

Уникальной особенность гуморального иммунитета насекомых считается, то, что в какой-то степени он является параспецифичным т.е. синтезируют различного рода семейств бактерицидных пептидов в зависимости от природы патогенна.

Некоторые насекомые в процессе эволюции смогли разработать собственные механизмы защиты против различных инфекций. Как уже было сказано ранее у некоторых видов насекомых, были обнаружены различные виды антибактериальных пептидов, способных проявлять бактерицидный эффект. Такие гуморальные компоненты способны синтезироваться при инфекции. Их называют - апидаецины. Они выделяются из лимфатической жидкости пчелы (Apis melifera). Апидаецины представляют собой новое семейство индуцибельных пептидных антибиотиков с базовой структурой: GNNRP (V/1) YTPQPRPPHPR (L/I). Это термостабильные, устойчивые, не спиральные пептиды, которые активно реагируют против большого ряда, как растительно-ассоциированных, так и человеческих патогенных бактерий.

В процессе исследования были открыты три близкородственных пептида: апидаецин Ia, Ib и II [5, с. 77]. Причём апидаецины полностью сохраняют клеточные мембраны, не нарушая их целостности. А магаинины, цекропины и мелиттины владеют литической активностью и разрушают мембранные структуры клетки.

Все апидаецины обладаю высокой активностью против грамм <+> бактерий. Эти все три разных апидаецина обладают одинаковой активностью против бактерий. Есть мнение, что пчелы создали собственную систему защиты, специально нацеленную на микроорганизмы, с которыми они довольно часто сталкиваются.

Помимо уже известных трех антибактериальных компонентов медоносных пчел был идентифицирован ещё один индуцибельный бактерицидный фактор - abaecin. В дальнейшем у этого фактора была установлена структура и свойства.

Abaecin представляет собой пептид. В состав, которого входит 34 аминокислотных остатков. В нём присутствует 10 остатков пролина - (29%) и полное отсутствие кислотных остатков и цистеинов. В сгруппированных положениях 12, 13, 27, 29 суммарный заряд равен (4 +). Пролин размещается по всей длине таким образом, что исключает вероятность образования у пептида а-спиральной конформации.

Более того, такие пролины дублируются, собственно, что и дает возможность выравниваться изнутри. Обращая внимание на сходство последовательности между апидаецином и абаецином можно сказать, что абаецин относится к последнему пептиду.

В прочем это считается не так, на основаниях будучи перечисленных биологических свойствах.

Абаецины - являются умеренно антибактериальными и идентично интенсивно работают, как для грамм (+), так и для грамм (-) бактерий. Также апидаецины обычно где-то в 200 раз более интенсивно активней проявляют свои свойства против Agrobacterium, Erwinia и E. Coli. И потом мутантная форма E. Coli с больше высочайшей стабильностью к апидаецину, чем его родительский штамм. Который не содержит нужной степени резистентности к абаецину, чем к апидаецину. Наблюдаемая активность у абаецина была ориентировочно направлена против Xunthomonus Cumpestris, устойчивому к апидаецину. Далее активность абаецина не была выявлена в питательных бульонах, забуференных фосфатно-солевым раствором, но была выявлена бактерицидная активность только тогда кода заменили воду на фосфатно - буферным солевым раствором. Важно заметить, что абаецин в отличие от апидаецина обладает менее быстродействующей бактерицидной активностью. Поэтому все перечисленные эти отличия показывают на определенный способ воздействия. Если брать во внимание их неаллергическую структуру и условную неважность осмотического стресса для их работы практически маловероятно, либо апидаецин, либо абаецин относящихся к литическим пептидам, которые разрушают клеточные стенки. Не считая того, что каталитическая активность гликозидгидролазы лизоцима была присуждена остаткам Glu и Asp, находящихся в каталитическом сайте, оба из которых отсутствуют в последовательностях aбаецина и апидаецина [9, с. 313]. Абаецин имеет возможность работать, как с одним, так и сразу с несколькими другими значимыми бактерицидными компонентами пчел и оказывать антибактериальную активность против тех штаммов, которые стали обладать повышенной резистентностью к тем или иным антибактериальным компонентам.

И всё же благодаря изученным антибактерицидным пептидам становиться, возможно, создать антибиотик нового поколения, который бы соответствовал всем требованиям сегодняшнего времени и не обладал бы недостатками у уже существующих антибиотиков.

Использованные источники