Биологические науки/5. Молекулярная биология

 

к.б.н. И.А. Белых, *д.б.н. Зинченко В.Д., *к.м.н. И.П. Высеканцев,
к.т.н. С.И. Самойленко,   магистр Л.Г. Олейник 

ОЗОН КАК СТИМУЛЯТОР БИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Национальный технический университет
«Харьковский политехнический институт»

*Институт проблем криобиологии и криомедицины НАН Украины

В настоящее время большое внимание уделяется исследованию возможно­стей применения озона в различных областях медицины и биологии [1].

На сегодня наибольшее количество исследований посвящено изучению тера­певтического эффекта от применения озона при различных патологических со­стояниях [2].

Ранее было показано, что озон и продукты озонирования оказывают повреж­дающее действие на различные виды микроорганизмов – вирусы, бактерии, грибы [3, 4]. Однако, мало исследована вероятность стимулирующего действия  малых доз озона на пролиферативные и метаболические процессы в микробах.

В связи с вышесказанным целью нашего исследования было изучение влия­ния продуктов озонирования ростовой среды на пролиферативную и метаболиче­скую активность бактерий Escherichia coli.

Озон для исследований получали из чистого кислорода на экспериментальной установке, собранной в институте проблем криобиологии и криомедицины НАН Украины.

Объектом исследования служила суточная культура E. coli В (штамм получен из Российского института генетики и селекции промышленных микроорганизмов г. Москва). Клетки выращивали на агаризированной среде, смывали и переносили в стандартную солевую среду М9 с добавлением глюкозы [5]. Параллельно озонировали среду М9 путем барботирования озоном. Концен­трация среды составляла   6,3 мг/л. Концентрацию озона измеряли спектрофотометрическим методом по поглощению света на полосе Хартли (длина волны 255 нм).

Растворы готовили путем разведения исходной озонированной среды в нативной среде. Конечная концентрация озонированной среды состав­ляла: 0,0013,  0,013,  0,062,  0,12,  0,35,  0,57 мг/л.

В полученные растворы вносили суспензию бактерий из расчета 1∙107 клеток на 50 мл озонированного раствора. Бактерии культивировали в термостатирован­ной качалке УВМТ – 12 – 250 («Элион», Россия) при 370С, скорость вращения платформы 100 об/мин. В процессе культивирования отбирали пробы и строили логарифмические кривые роста пе­риодических культур бактерий по их оптической плотности. Оптическую плот­ность определяли фотометрически [6] с использованием на ФЭКа – 56, светофильтр № 6. Время культивирования после инокулюма со­ставляло 6 – 8 часов до начала стационарной фазы роста.

Статистическую обработку полученных результатов производили по общепринятым в биологии методам [7]. Достоверность расчетов равнялась 95 %.

Было установлено, что внесение малых доз озона в концентрациях 0,013 – 0,062 мг/л не влияло на пролиферативные свойства клеток и время роста периодической культуры в логарифмической фазе. При увеличении концентрации до  0,12 – 0,35 мг/л  было показано стимули­рующее действие малых доз озона на пролиферативные и метаболические свой­ства бактерий. При культивировании бактерий с такими концентрациями микро­организмов Lag-фаза достоверно увеличивалась,  по сравнению с Lag-фазой кон­трольной периодической культуры. Затем клетки начинали интенсивно делиться, кривые логарифмической стадии роста имели больший угол. Культуры входили в стационарную фазу роста позже контрольной культуры, но концентрация бакте­рий к моменту перехода в стационарную фазу была достоверно выше, чем кон­трольная культура. Увеличение концентрации озона в ростовой среде до  0,57 мг/л оказывало ингибирующее действие на бактерии.  Lag-фаза увеличивалась, угол кривой лога­рифмической стадии уменьшался, концентрация бактерий на момент перехода в стационарную фазу была достоверно ниже контрольных значений, время перехода в стационарную фазу удлинялось [8].

Представленные данные позволяют сделать следующие выводы:

1. Продукты озонирования солевых растворов могут оказывать как стиму­лирующий, так и подавляющий эффект на пролиферативную и метаболическую активность бактериальных клеток.

2. Возможность стимуляции метаболических процессов определенными концентрациями озона может использоваться в экспериментах по разработке способов стимуляции репаративных процессов в клетках, подверг­шихся криоконсервированию.

3. Показанный эффект концентрационной зависимости стимулирующего и ин­гибирующего действия малых доз озона на микробные клетки может быть исполь­зован и при разработке методов озонотерапии в клинической практике.

 

Литература:

1.   Белых И.А. Влияние озонированной питательной среды на кинетику роста и отмирания культуры Escherichia coli / Белых И.А., Высеканцев И.П., Зинченко В.Д., Казанжан С.В. // Збірник наукових робіт ІІІ Української науково-практичної конференції з міжнародною участю «Місцеве та парентеральне використання озонотерапії в медицині», Харків, Україна, 2003. – С. 42.

2.   Озонотерапия боевой хирургической травмы / Методические рекомендации: Нижний Новгород, 2002. – 35 с. 3

3.   Белых И.А. Токсическое действие озона на бактерии Escherichia coli
/ Белых И.А., Грек А.М., Высеканцев И.П., Сакун А.В., Марущенко В.В. –
Современные проблемы токсикологии. – Киев, 2009. – № 1. – С. 49 – 53.

4.   Белых И.А.Токсическое действие озона на микроорганизмы  Staphylococcus aureus, дрожжеподобные грибы Candida albicans и споровые формы Bacillus subtilis / Белых И.А., Грек А.М., Высеканцев И.П., Сакун А.В., Марущенко В.В.  – Современные проблемы токсикологии. – Киев, 2010. – № 2–3. – С.45–49. 

5.   Миллер Дж. Эксперименты в молекулярной генетике / Миллер Дж. – М.: Мир, 1976. – 436 с.

6.   Иерусалимский Н.Д. Основы физиологии микробов / Иерусалимский Н.Д. – М.: Изд-во АН СССР, 1963. – 242 с.

7.   Лакин Г.Ф. Биометрия / Лакин Г.Ф. – М: Высшая школа, 1980 – 234 с.

8.   Белых И.А. Стимулирующее действие малых доз озона на рост микроорганизмов / Белых И.А., Зинченко В.Д., Высеканцев И.П.  – Проблемы криобиологии. – № 4. – 2004. – С. 41 – 45.