Характеристика биологической активности экзополисахаридов бактерий рода Lactobacillus и перспективы их использования 03. 02. 03 микробиология



Скачать 395.92 Kb.
страница1/3
Дата16.12.2012
Размер395.92 Kb.
ТипАвтореферат
  1   2   3


На правах рукописи

Правдивцева Мария Ивановна
Характеристика биологической активности

экзополисахаридов бактерий рода Lactobacillus

и перспективы их использования


03.02.03 – микробиология


АВТОРЕФЕРАТ
на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Саратов – 2012

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном

образовательном учреждении высшего профессионального образования

«Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова»
Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор

Карпунина Лидия Владимировна


Официальные оппоненты:
Швиденко Инна Григорьевна
доктор медицинских наук, профессор

ГБОУ ВПО Саратовский государственный медицинский университет

им. В.И.Разумовского

профессор кафедры микробиологии, вирусологии и иммунологии
Ксенофонтова Оксана Юрьевна
кандидат биологических наук, доцент

ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный университет

им. Н.Г. Чернышевского»

доцент кафедры микробиологии и физиологии растений
Ведущая организация: ФГБОУ ВПО “Ульяновский государственный университет”

Защита диссертации состоится « » июня 2012 года в 00 часов на заседании диссертационного совета Д 220.061.04 при ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова» (410005, Саратов, ул. Соколовая, 335, диссертационный зал).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ».
Автореферат разослан « » мая 2012 г.
Отзывы на автореферат направлять по адресу: 410012, г. Саратов, Театральная пл., 1, ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ», ученому секретарю диссертационного совета.

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор биологических наук, профессор Л.В. Карпунина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Среди самых распространенных биополимеров в природе особое место занимают полисахариды (гликаны) различного происхождения: животного, растительного, микробного (Zhang, Bishop, Kupferle, 1998; Flemming, Wingender, 2001). Данные биополимеры многообразны по строению, локализации в клетках, по своим физико-химическим и биологическим свойствам. Особенно разнообразны полисахариды, синтезируемые микроорганизмами. Микробные экзополисахариды являются объектом интенсивных исследований вследствие их важного значения в строении и метаболизме микроорганизмов. К настоящему времени известно достаточно много микроорганизмов, способных продуцировать экзополисахариды. Среди бактериальных экзополисахаридов значительное внимание уделяется экзополисахаридам молочнокислых бактерий (Sandford, Cottrell, Pettitt, 1984; Sikkema, Oba, 1998; Degeest, Vaningelgem, Vuyst, 2001; Korakli et al.
, 2001; Bergmaier, Champagne, Lacroix, 2003; Champagne, Gardner, Lacroix, 2007; Полукаров, 2009 и др.). В то же время роль их в живых организмах не является до конца известной. Для обоснования применения экзополисахаридов молочнокислых бактерий в медико-биологической практике, ветеринарии, пищевой промышленности необходимы знания об их биологической активности. В связи с этим исследования, посвященные изучению биологической активности экзополисахаридов молочнокислых бактерий рода Lactobacillus различных штаммов, являются актуальными и могут иметь значительный научный интерес и прикладное значение.

Цель работы – характеристика биологической активности экзополисахаридов молочнокислых бактерий рода Lactobacillusлаксаранов 1596, 1936, Z и обоснование их практического применения.

Задачи исследований:

1. Оценить токсичность экзополисахаридов L. delbrueckii subsp. delbrueckii B-1596 (лаксаран 1596), L. delbrueckii B-1936 (лаксаран 1936) и L. delbrueckii ssp. bulgaricus (лаксаран Z) на биотест-объектах Colpoda steinii.

2. Выявить влияние лаксаранов 1596, 1936 и Z на микрофлору толстого кишечника крыс в норме и при различных видах стресса (иммобилизационный, холодовой и этаноловый).

3. Оценить влияние лаксаранов 1596, 1936 и Z на фагоцитарную активность макрофагов белых мышей при фагоцитозе S. aureus 209-P.

4. Исследовать продукцию цитокинов альвеолярными и перитонеальными макрофагами экспериментальных животных в процессе фагоцитоза in vitro S. aureus 209-Р на фоне действия in vivo лаксаранов 1596, 1936 и Z.

5. Оценить ранозаживляющие свойства лаксаранов 1596, 1936, Z и пленок, созданных на их основе.

6. Исследовать антимикробную активность лаксаранов 1596, 1936 и Z в отношении некоторой сапрофитной микрофлоры (Escherichia coli 01, Staphylococcus aureus 209-P, Pseudomonas aeruginosa АТСС 27533, Candida albicans 130).

7. Изучить влияние добавок лаксаранов 1596, 1936 и Z на структурно-механические, физико-химические, микробиологические и органолептические свойства сыровяленой колбасы «Русич».

Научная новизна. Впервые проведено комплексное исследование биологической активности экзополисахаридов L. delbrueckii subsp. delbrueckii B-1596 (лаксаран 1596), L. delbrueckii B-1936 (лаксаран 1936) и L. delbrueckii ssp. bulgaricus (лаксаран Z). На биотест-объектах C.steinii показано отсутствие их токсичности в концентрации 0, 06 г/кг. Установлена способность лаксаранов 1596, 1936, Z нормализовать кишечную микрофлору в условиях стресса; стимулировать рост некоторых молочнокислых бактерий и подавлять рост энтеропатогенной кишечной палочки и стафилококков в толстом кишечнике при иммобилизационном, холодовом и этаноловом стрессах. Впервые показано in vitro, что введение лаксаранов 1596, 1936, Z in vivo в организм мышей способствует увеличению числа активных макрофагов и завершению процесса фагоцитоза. Введение лаксаранов 1596, 1936 и Z в организм мышей стимулирует синтез провоспалительных цитокинов в разное время процесса фагоцитоза S. aureus 209-P (30 мин, 1 ч, 6 ч). Выявлена способность лаксаранов ускорять заживление ранений резаного типа у крыс. В условиях in vitro исследована антимикробная активность лаксаранов 1596, 1936, Z в отношении некоторой сапрофитной микрофлоры (Escherichia coli 01, Staphylococcus aureus 209-P, Pseudomonas aeruginosa АТСС 27533, Candida albicans 130). Показано, что лаксараны 1596, 1936, Z в количестве 0,06 г на 1 кг сырья улучшают структурно-механические, физико-химические, микробиологические и органолептические свойства сыровяленой колбасы.

Практическая значимость. Выявленная способность нетоксичных экзополисахаридов L. delbrueckii subsp. delbrueckii B-1596 (лаксаран 1596), L. delbrueckii B-1936 (лаксаран 1936) и L. delbrueckii ssp. bulgaricus (лаксаран Z) стимулировать рост некоторых молочнокислых бактерий и подавлять рост энтеропатогенной кишечной палочки и стафилококков в толстом кишечнике при иммобилизационном, холодовом и этаноловом стрессах, регулировать активность факторов естественной резистентности, ускорять заживление ранений, оказывать антимикробную активность, открывает перспективы их использования в экспериментальной биологии, фармацевтической и ветеринарной практике. Способность лаксаранов улучшать структурно-механические, физико-химические, микробиологические и органолептические свойства сыровяленых колбас, открывает возможность их использования в пищевой промышленности. Проведены эксперименты по изготовлению сыровяленых колбас с использованием лаксаранов 1596, 1936, Z в учебно-научном производственном цехе-лаборатории мяса и мясных продуктов СГАУ им. Н.И. Вавилова, что подтверждено актом производственных испытаний. Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе при чтении лекций по микробиологии в ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова».

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Экзополисахариды L. delbrueckii subsp. delbrueckii B-1596, L. delbrueckii B-1936 и L. delbrueckii ssp. bulgaricus не являются токсичными в концентрации 0,06 г/кг.

2. Экзополисахариды L. delbrueckii subsp. delbrueckii B-1596, L. delbrueckii B-1936 и L. delbrueckii ssp. bulgaricus стимулируют рост некоторых молочнокислых бактерий и подавляют количество энтеропатогенной кишечной палочки и стафилококков в толстом кишечнике в условиях иммобилизационного, холодового, этанолового стрессов.

3. Экзополисахариды L. delbrueckii subsp. delbrueckii B-1596, L. delbrueckii В-1936 и L. delbrueckii ssp. bulgaricus в концентрации 0,006 г/мл, стимулируют фагоцитарную активность макрофагов белых мышей и влияют на продукцию основных провоспалительных цитокинов ИЛ-1α и ФНО-α перитонеальными и альвеолярными макрофагами, способствуя активации факторов естественной резистентности.

4. Экзополисахариды L. delbrueckii subsp. delbrueckii B-1596, L. delbrueckii В-1936 и L. delbrueckii ssp. bulgaricus приводят к более быстрому заживлению ранений резаного типа у экспериментальных животных (крыс), в большей степени лаксаран Z; проявляют in vitro антимикробную активность в отношении некоторой сапрофитной микрофлоры (E. coli 01, S. aureus 209-P, P. aeruginosa АТСС 27533 и C. albicans 130).

5. Экзополисахариды L. delbrueckii subsp. delbrueckii B-1596, L. delbrueckii В-1936 и L. delbrueckii ssp. bulgaricus при добавлении в рецептуру сыровяленых колбас (0,06 г на 1 кг сырья) улучшают их структурно-механические, физико-химические, микробиологические и органолептические свойства.

Работа выполнена на кафедре микробиологии вирусологии и иммунологии ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова» в рамках научно-исследовательской темы: «Роль биологически активных веществ (лектины, экзополисахариды) в регуляции метаболизма про- и эукариот».

Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на: Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 90-летию факультета (института) ветеринарной медицины (Саратов, 2009); Международной научно-практической конференции «Вавиловские чтения – 2009» (Саратов, 2009); профессорско-преподавательской конференции по итогам научно-исследовательской работы (Саратов, 2011); научной Международной конференции «Приоритетные направления развития науки, технологий и техники» (Шарм – Эль – Шейх, 2009); V общероссийской научной конференции «Актуальные вопросы науки и образования» (Москва, 2009); научной Международной конференции «Фундаментальные и прикладные исследования» (Рио-де-Жанейро, 2009); IV Всероссийской школе-конференции «Химия и биохимия углеводов» (Саратов, 2011); Научно-практическом семинаре с международным участием «Настоящее и будущее биотехнологии в решении проблем экологии, медицины, сельского, лесного хозяйства и промышленности» (Ульяновск, 2011); Всероссийском симпозиуме с международным участием «Биологически активные вещества микроорганизмов: прошлое, настоящее, будущее» (Москва, 2011); конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов по итогам научно-исследовательской, учебно-методической и воспитательной работы (Саратов, 2012).

Личный вклад соискателя состоит в подготовке и проведении экспериментальных исследований на всех этапах диссертационной работы, интерпретации полученных результатов, участии в подготовке публикаций.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 работ, из них 4 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, двух глав: обзора литературы и собственных исследований, включающей объект и методы исследований, результаты исследований и их обсуждение, а также заключения, выводов и списка используемых литературных источников и приложений. Работа изложена на 136 страницах, содержит 22 таблиц, 17 рисунков. Список использованных литературных источников включает 185 наименований, в том числе 82 зарубежных.
СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Объект, материалы и методы исследований

В работе использовали экзополисахариды Lactobacillus delbrueckii subsp. delbrueckii B-1596 (лаксаран 1596), L. delbrueckii B-1936 (лаксаран 1936) и L. delbrueckii ssp. bulgaricus (лаксаран Z), выделенные по методу А. Welman (2003) в модификации Е.В. Полукарова (2009).

Культуры L. delbrueckii subsp. delbrueckii B-1596 и L. delbrueckii B-1936 были получены из Российской коллекции микроорганизмов (г. Пущино-на-Оке); L. delbrueckii ssp. bulgaricus – из сухого порошка лиофилизированной бактериальной закваски болгарских палочек, используемую в России для производства йогуртов (Государственное унитарное предприятие производственно - экспериментальный завод РАСХН, г. Москва). В работе также использовали бактерии  Escherichia coli 01, Staphylococcus aureus 209-P, Pseudomonas aeruginosa АТСС 27533, полученные из коллекции бактериальных культур кафедры микробиологии, вирусологии и иммунологии; инфузории  Colpoda steinii, полученные из музея культур кафедры физиологии, экологии и биологии ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университета им. Н.И. Вавилова»; грибы – Candida albicans 130, полученные из музея коллекции культур «Государственный научно-исследовательский ветеринарный институт Россельхозакадемии».

Для выращивания молочнокислых бактерий использовали среду А. Welman с соавт. (2003), которая состояла из (г/л): лактозы – 20,0; дрожжевого экстракта – 5,0; гидролизата казеина – 20,0; K2HPO4 – 2,0; MgSO4·7H2O – 0,1; MnSO4·4H2O – 0,05; цитрата аммония – 2,0; ацетата натрия – 5,0; твин-80 – 1,0 мл/л и гидролизованное молоко; для стафилококков – желточно-солевой агар, для эшерихий – Эндо (Голубева, 1985), для псевдомонад – Плоскирева, для сальмонелл – Висмут-сульфит агар, для грибов – Сабуро (Лабинская, 1978).

Определение токсичности проводили по стандартной экспресс-методике определения общей токсичности с использованием простейших в качестве биотест-объектов C. steinii (Виноходов, 1995; Виноходов, Пожаров, 2006).

В работе использовали самцов белых нелинейных мышей со средней массой тела 21 г, а также самок беспородных белых крыс со средней массой 210 г. Экспериментальные исследования выполнены в соответствии с требованиями Федерального закона от 01.01.1997 г. «О защите животных от жестокого обращения» и положениями Европейской конвенции по защите позвоночных животных (Страсбург, 18.03.1986 г). Всех животных содержали в стандартных условиях вивария.

Иммобилизационный стресс моделировали путем фиксирования животных (крыс) на спине с использованием мягкой лигатуры в течение 10 минут, холодовой стресс путем помещения крыс на лед на 10 минут; этаноловый стресс  с помощью зонда вводили 1 мл 25 % раствора этилового спирта в желудок крыс.

Альвеолярные макрофаги (АМФ) выделяли из лёгких, а перитонеальные (ПМФ) из брюшной полости мышей по общепринятым методикам (Кондратьева, Воробьёва, Буракова, 2001). Активность процесса фагоцитоза, индекс завершенности фагоцитоза (ИЗФ) и индекс активации киллинга (ИАК) вычисляли по общепринятым методикам (Клаус, 1990; Кондратьева, Самуилова, 2001) в условиях in vitro.

Провоспалительные цитокины ИЛ-1α и ФНО-α определяли с помощью иммуноферментных моноклональных тест-систем (производство ООО «Цитокин», г. Санкт-Петербург).

Ранозаживляющие свойства лаксаранов и плёнок, созданных на основе лаксаранов, определяли на модели резаных ран самок белых беспородных крыс. Животные были поделены на группы: контрольные животные, ранения которых не обрабатывали и опытные животные, которым на ранение наносили 50 мкл лаксарана 1596, либо лаксарана 1936, либо Z (0,06 г/кг). Животных контрольной и опытных групп в первые сутки эксперимента фиксировали на специальных планшетах и под эфирным наркозом в межлопаточной области наносили с помощью скальпеля параллельные резаные линейные раны спины длиной до 1 см (Брайловская, 2009).

Антимикробную активность лаксаранов 1596, 1936, Z и плёнок, приготовленных на основе данных лаксаранов, изучали методом диффузии в агар (Лабинская, 1978).

Сыровяленые колбасы изготовляли по рецептуре (Рогов, 2000). В сыровяленых колбасах определяли содержание массовой доли влаги, массовую долю связанной влаги (ВСС) (ГОСТ 51479-99), активную кислотность (рН) (ГОСТ 51478-99), активность воды (ав) (Алейников, 2007), проводили определение массы продукта на лабораторных весах марки CAS CBX, органолептическую оценку (ГОСТ 9959-91), определение качественного и количественного состава микрофлоры (Лабинская, 1978; Берджи, 1997; Артемьева, 2002).

Статистический анализ результатов проводили по стандартным методикам (Воробьев, Елсуков, 1989). Использовали параметрический t-критерий Стъюдента, достоверными считали различия при вероятности ошибки р0,05.
  1   2   3

Похожие:

Характеристика биологической активности экзополисахаридов бактерий рода Lactobacillus и перспективы их использования 03. 02. 03 микробиология iconСтроение и жизнедеятельность бактерий
Цели и задачи: изучить строение бактерий, размножение, образование спор, формы бактерий, дать новые понятия: сапротрофы, паразиты,...
Характеристика биологической активности экзополисахаридов бактерий рода Lactobacillus и перспективы их использования 03. 02. 03 микробиология iconЦарство бактерий. Общая характеристика
Некоторые бактерии выживают после пятидневного кипячения, в условиях вакуума. Многие бактерии могут жить без кислорода. Численность...
Характеристика биологической активности экзополисахаридов бактерий рода Lactobacillus и перспективы их использования 03. 02. 03 микробиология iconЗадание «Характеристика прокариот»
Чем оболочка грамположительных бактерий отличается от оболочки грамотрицательных бактерий?
Характеристика биологической активности экзополисахаридов бактерий рода Lactobacillus и перспективы их использования 03. 02. 03 микробиология icon576 микробиология. Паразитология. Бактериология
Атлас анатомии бактерий, патогенных для человека и животных. – М. «Медицина». – 1972
Характеристика биологической активности экзополисахаридов бактерий рода Lactobacillus и перспективы их использования 03. 02. 03 микробиология iconВопросы к экзамену по дисциплине «Микробиология и иммунология»
Особенности строения и химические свойства у Гр(-) и Гр(+) бактерий. Протопласты. Сферопласты. L-формы
Характеристика биологической активности экзополисахаридов бактерий рода Lactobacillus и перспективы их использования 03. 02. 03 микробиология iconЛекция №7 Краткая характеристика отдельных групп бактерий План лекции: Систематика Определитель Берги
Грамму, и отношение к молекулярному кислороду (аэробы, анаэробы) с ориентировкой на 19 групп бактерий, выделенных в определителе...
Характеристика биологической активности экзополисахаридов бактерий рода Lactobacillus и перспективы их использования 03. 02. 03 микробиология icon«Биорегулятор-плодородие» Микробиологическое средство «Биорегулятор-плодородие», фасовка пэт бутылка-0,3;0,5;1 литр Разработанное в ООО нпо «Сила жизни»
Ство «Биорегулятор-плодородие», представляет собой комбинацию микроорганизмов, дрожжей и грибов. Обладает высокой биологической активностью....
Характеристика биологической активности экзополисахаридов бактерий рода Lactobacillus и перспективы их использования 03. 02. 03 микробиология iconПрограмма по дисциплине сд. 07 "Микробиология молока и молочных продуктов " многоступенчатой профессиональной подготовки по специальности
Технология молока молочных продуктов" с учетом представлений, умений, навыков, полученных по дисциплине "Микробиология молока и молочных...
Характеристика биологической активности экзополисахаридов бактерий рода Lactobacillus и перспективы их использования 03. 02. 03 микробиология iconВыявление, типирование и молекулярно-генетическая характеристика coxiella burnetii 03. 00. 07 Микробиология

Характеристика биологической активности экзополисахаридов бактерий рода Lactobacillus и перспективы их использования 03. 02. 03 микробиология iconХарактеристика бактерий семейства anaplasmataceae, циркулирующих в природных очагах свердловской области

Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org