Биологические науки/6. Микробиология

Гудзенко Т.В., Дімова М.І., Бєляєва Т.О., Волювач О.В.

Одеський національний університет імені І.І. Мечникова, Одеса

Дослідження антибіотикорезистентності мікроорганізмів, здатних окиснювати нафту

Комплексний вплив несприятливих чинників зовнішнього середовища на мікроорганізми сприяло формуванню у них універсальних механізмів захисту. Функціональні можливості захисних систем адаптації, особливо у тих мікроорганізмів, які призначені для широкого використання їх у біотехнології очищення грунту від високотоксичних полютантів - нафти і нафтопродуктів в умовах підвищеної солоності, небезмежні. А тому вони повинні бути заздалегідь випробувані в лабораторних умовах на резистентність до антибіотиків, що дозволить з метою виготовлення біопрепарату поєднати в асоціацію різні штами мікроорганізмів з високою нафтодеструктивною активністю і зі стійкими до екстремальних умов середовища донорами-адаптогенами.

В якості об’єктів дослідження використовували штами грунтових мікроорганізмів, ізольовані навесні 2013 р. із двох ділянок нафтозабрудненого грунту о. Зміїний (ділянка № 1 – штам Bacillus sp. 1₇, ділянка № 2 – штами Bacillus sp. 2₂ і Bacillus sp. 2₄).

Досліджувані штами мікроорганізмів перевіряли на стійкість до антибіотиків п’ятьох класів з різною хімічною будовою. Це було необхідно для вибору домінантів мікробного співтовариство в жорстких умовах, в умовах забруднення грунту нафтопродуктами та підвищеної його мінералізації зокрема. Одержані результати по біорезистентності були важливими при складанні мікробних асоціацій з підвищеною нафтодеструктивною здатністю і необхідні для подальшого моніторингу штамів з донорами-адаптогенами у складі змішаних культур.

Чутливість штамів мікроорганізмів до десяти антибіотичних препаратів (АБП): ампіцилін, карбеніцилін, еритроміцин, олеандоміцин, стрептоміцин, неоміцин, тетрациклін, поліміксин, лінкоміцин, левоміцетин, визначали диско-дифузійним методом. Резистентність досліджуваних мікроорганізмів до менш поширених антибіотиків VI (полієни) і VII (анзаміцини) класів не досліджували.

За візуальними спостереженнями, результати яких представлені в таблиці, встановлено, що досліджувані мікроорганізми в різному ступені проявляли резистентність до антибіотиків. Так, штами Bacillus sp. 1₇ і Bacillus sp. 2₂ були чутливими до дії природних антибіотиків класу II. макроліди (еритроміцин, олеандоміцин).

На неоміцин із представленого класу аміноглікозидів грунтові мікроорганізми реагували слабко або проявляли нормальну чутливість: діаметр зон інгібування зросту мікроорганізмів (d) біля дисків, що містили по 30 мкг АБП, не перевищував 19±1 мм.

Левоміцитін природного походження та тетрациклін, що відноситься до напівсинтетичних антибіотиків, дещо в більшому ступені впливали на зріст і розвиток бактерій.

Із п’яти вищевказаних антибіотичних препаратів (еритроміцин, олеандоміцин, неоміцин, левоміцитін, тетрациклін), порушуючих синтез білка, здатністю пригнічувати і затримувати зріст мікроорганізмів були еритроміцин і олеандоміцин. Діаметр зон інгібування зросту мікроорганізмів (d) біля дисків, що містили по 15 мкг АБП коливався в межах від 8±2 до 19±1 мм. Найменшу резистентність по відношенню до тетрацикліну виявив штам Bacillus sp. 2_4, для якого діаметр зони інгібування росту біля диску з вмістом 30 мкг тетрацикліну дорівнював 27±3 мм.

Антибіотичні препарати, що відносяться до II класу – макроліди, III класу – аміноглікозиди, IV класу - тетрацикліни, а також левоміцетин здатні порушувати синтез білка і тому володіють порівняно з карбеніциліном (I клас, пеніциліни), лінкоміцином (додатковий клас) і поліміксином (V клас, поліпептиди) по відношенню до штамів Bacillus sp. 1_7, Bacillus sp. 2₂, Bacillus sp. 2₄, дещо ширшим спектром дії.

Необхідно підкреслити, що виділені з забрудненого нафтопродуктами грунту штами мікроорганізмів були чутливими до дії лінкоміцину. Антибіотикорезистентність більш втрачалась у штаму Bacillus sp. 1₇, ізольованого із ділянки № 1 нафтозабрудненого грунту о. Зміїний. Це перекресне явище дозволяє використати мікробну асоціацію досліджуваних аборигенних і музейних штамів-деструкторів нафти, встановити тип взаємодії між мікроорганізмами (синергізм або антагонізм) та виявити на антибіотикограмі (по відношенню до карбеніциліну або лінкоміцину) в цій асоціації мікроорганізмів домінантів.

Всі виділені штами мікроорганізмів були резистентними до дії поліміксину (V клас, поліпептиди) - антибіотику, здатного порушувати молекулярну організацію і синтез клітинних мембран, тобто.

Встановлено, що бета-лактамний антибіотик ампіцилін (I клас) в порівнянні з іншими антибіотиками (наприклад, з аміногликозідами, макролідами) зовсім не пригнічував синтез пептидогликану, не інгібував ферменти тран- і карбоксипептидази і фузидину, мішенню якого є фактори елонгації, необхідні для синтезу білка.

Отже, поява стійкості досліджуваних мікроорганізмів або їх малої або нормальної чутливості до АБП супроводжується різними змінами фізіологічних і морфологічних характеристик, встановлення яких дозволяє науково обґрунтовано використовувати їх в жорстких природних умовах як деструктори нафти.