XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

Антибиотикорезистентность – устойчивость возбудителей различных инфекционных заболеваний к широкому спектру антибиотиков, т.е. происходит снижение чувствительности патогенной микрофлоры к антибактериальным препаратам. Данная проблема является глобальной для всего человечества. И с каждым днем становится все более сложно бороться с окружающими, и населяющими нас микроорганизмами. Все это связано с такими общеизвестными фактами, как то, что в последние десятилетия не было создано ни одной новой молекулы антибиотиков; фармацевтические предприятия не заинтересованы в разработках других антибиотиков; а также, использование антибиотиков не по назначению – т.е. когда люди сами себе прописывают препараты не зная причину своего недуга и т.д. [1]

Устойчивость микроорганизмов к антибиотикам может быть двух типов: природная и приобретенная. Приобретенная устойчивость заключается чаще всего в синтезе ферментов, которые изменяют или инактивируют антибактериальные средства (бета-лактамазы, ацетилтрансферазы и др.). Отсутствие у микроорганизма мишени, на которую непосредственно влияет антибиотик, выражает его природную устойчивость. Наиболее быстро вырабатывают устойчивость к используемым в настоящее время антибиотикам стафилококки, пневмококки и т.д. [2].

В связи с растущей проблемой антибиотикорезистентности многие ученые и исследователи пытаются разработать другие эффективные средства отличные от антибиотиков, которые бы имели аналогичное или даже превышающее их бактерицидное действие. В качестве таких средств могут быть использованы экстракты лекарственных растений, металлы и другое. Но, например, многие лекарственные растения обладающие хорошими ранозаживляющими, затягивающими свойствами, не имеют выраженного бактерицидного действия, что не может быть использовано для прекращения развития патогенных микроорганизмов в ране. А цинковая мазь, в состав которой входит только оксид цинка и вазелин, обладает помимо адсорбирующего, подсушивающего действия, еще и антисептическое. Т.е. использование эссенциальных элементов в составе антимикробных препаратов для предотвращения развития инфекции является открытой областью, которую необходимо тщательно изучить [2-3].

Таким образом, все эти средства – антибиотики, экстракты лекарственных растений, эссенциальные металлы – использующиеся по отдельности сейчас, могут быть применены для создания высокоэффективного бактерицидного, ранозаживляющего препарата путем совмещения их действий.

В следствие этого, целью нашего исследования является изучение бактерицидного действия солей, в состав которых в качестве катиона выступает эссенциальный элемент – цинк, по отношению к пробиотическим, патогенным и условно-патогенным щтаммам микроорганизмов (рисунок 1).

В качестве объектов исследования были использованы такие штаммы микроорганизмов, как четыре пробиотических препарата на основе бактерий рода Bacillus: Споробактерин (B. subtilis 534), Ветом 1.1 (B. subtilis 10641), Ветом 3 (B. amyloliquefaciens 10642), Ветом 4 (B. amyloliquefaciens 10643), условно-патогенные микроорганизмы: Escherichia coli, Micrococcus luteus, Staphylococcus aureus, а также патогенный штамм: Pseudomonas aeruginosa. В качестве бактерицидных факторов в работе использовались сульфат цинка (ZnSO₄), нитрат цинка(Zn(NO₃)₂) и ацетат цинка (Zn(СH₃COO)₂).

1 2 3

4 5 6

1 – B. subtilis 534, 2 – M. luteus, 3 – P. aeruginosa, 4 – B. amyloliquefaciens 10642, 5 – B. subtilis 10641, 6 – E. coli

Рисунок 1 – Влияние ZnSO₄ на рост исследуемых микроорганизмов

Для оценки биотоксичности солей цинка использовали метод агаровых лунок, выбор данного метода объясняется тем, что он позволяет не только качественно, но и количественно оценить влияние химических соединений на рост анализируемых микроорганизмов [4].

Методика выполнения заключается в следующем: изучаемый микроорганизм высевали сплошным «газоном» на поверхность агаровой пластинки (1,5 % МПА) в чашке Петри. После этого, пробочным сверлом (диаметр 5 мм) вырезали агаровые блочки, при этом на одной чашке Петри можно разместить до 7 агаровых лунок в которые в последующем вносили исследуемые концентрации веществ для оценки их ингибирующего и субингибирующего эффекта. Чашки помещали в термостат на 24 часа при температуре 37 °С. После инкубирования производили визуальную оценку действия исследуемого металла на рост популяции. Отсутствие зон подавления роста свидетельствовало о отсутствии влияния либо соли в целом (как правило данное явление отмечалось у солей с низки уровнем диссоциации), либо определенной концентрации. В том случае если исследуемое вещество обладало высокой бактерицидной активностью в отношении исследуемого микроорганизма регистрировали значительные зоны подавления роста вокруг лунки [5].

Данные представленные на рисунке 1 показывают, что высокие концентрации катионов цинка оказывают выраженный бактерицидный эффект как в отношении пробиотических штаммов, так и в отношении патогенных и условно-патогенных штаммов микроорганизмов. Т.е. наблюдается прямая зависимость между концентрацией химического вещества и зоной подавления роста микроорганизма, по мере снижения концентрации уменьшается диаметр зоны подавления вплоть до ее отсутствия. Обобщенные данные по изучению влияния солей цинка на исследуемые микроорганизмы представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Оценка влияния солей цинка на рост исследуемых микроорганизмов

Исследуемые микроорганизмы	ZnSO4
	1148 мг/мл	574 мг/мл	287 мг/мл	143,5 мг/мл	71,75 мг/мл	35,875 мг/мл	17,9375 мг/мл
B. subtilis 534	27,4 ± 0,6782	22,6 ± 0,6782	21 ± 0,5477	17 ± 1,3038	11,2 ± 2,8178	7,4 ± 2,1587	
B. subtilis 10641	31,6 ± 0,6782	21,6 ± 1,7204	17,6 ± 1,9899	22,8 ± 1,3928	16,8 ± 4,2356		
B. amyloliquefaciens 10642	34 ± 1,1402	23,8 ± 1,3565	19 ± 1,1402	17,2 ± 0,6633	12,2 ± 0,6633	9,4 ± 1,1225	
B. amyloliquefaciens 10643	34,6 ± 2,9257	31,4 ± 2,9086	29,2 ± 2,8531	25,8 ± 3,2156	19,4 ± 4,9558	20,4 ± 5,1245	12,6 ± 3,7762
S. aureus	30,8 ± 0,3742	27 ± 0,3162	23,2 ± 0,7348	18 ± 0,5477	14 ± 0,8366	9,4 ± 0,7483	
E. coli	23 ± 0,5477	20,6 ± 0,4	17,6 ± 0,6782	13,4 ± 0,7483	6,2 ± 2,6344		
P. aeruginosa	22,8 ± 0,8602	18,4 ± 0,5099	13 ± 0,5477	10 ± 0,3162	8,6 ± 0,2450		
M. luteus	38,2 ± 1,2806	32,6 ± 0,87178	28 ± 1,3038	19 ± 0,7072	13 ± 0,5477		
	Zn (CH3COO)2
	812 мг/мл	406 мг/мл	203 мг/мл	101,5 мг/мл	50,75 мг/мл	25,375 мг/мл	12,6875 мг/мл
B. subtilis 534	26 ± 1,4142	23,8 ± 1,1136	22 ± 1,0955	16,8 ± 0,6633	12,6 ± 0,6782	12,4 ± 1,4353	
B. subtilis 10641	29,6 ± 0,2449	23,4 ± 1,2249	17,2 ± 2,1307	15,2 ± 5,5533			
B. amyloliquefaciens 10642	29,8 ± 0,8	23,2 ± 0,5831	21 ± 0,7071	16,2 ± 0,5831	13 ± 0,8944	12,6 ± 0,8124	
B. amyloliquefaciens 10643	32,4 ± 1,7493	30,6 ± 0,8718	29 ± 0,8367	26,8 ± 1,0198	19,8 ± 5,0139	13,2 ± 5,4718	10 ± 4,0866
S. aureus	27,8 ± 0,2	23,4 ± 0,8178	19,2 ± 0,9695	12 ± 0,3162	7 ± 0,3162		
E. coli	21,2 ± 0,7348	18,4 ± 0,8124	14,4 ± 0,5099	7,8 ± 2,1071			
P. aeruginosa	16,2 ± 0,5831	12,8 ± 0,3742	10,6 ± 0,5099	7,4 ± 1,8601			
M. luteus	32,8 ± 0,8602	30,8 ± 0,7350	24 ± 0,4472	17,6 ± 1,2083	11,4 ± 1,0296		
	Zn(NO3)2
	1188 мг/мл	594 мг/мл	297 мг/мл	148,5 мг/мл	74,25 мг/мл	37,125 мг/мл	18,5625 мг/мл
B. subtilis 534	26,4 ± 1,6309	23,8 ± 1,3565	21 ± 0,6325	18 ± 0,3162	13 ± 0,8944	8,8 ± 2,2226	
B. subtilis 10641	28,4 ± 0,9274	22 ± 1,0488	16,4 ± 0,4	25 ± 2,7928	14,6 ± 6,005		
B. amyloliquefaciens 10642	28,8 ± 0,5831	23,2 ± 0,2	19,4 ± 0,6782	16,2 ± 0,5831	13 ± 0,8944	12,6 ± 0,8124	
B. amyloliquefaciens 10643	34,6 ± 0,6782	25,2 ± 6,4141	29,2 ± 1,2	27,4 ± 1,7205	23,6 ± 0,8124	21 ± 0,6325	
S. aureus	27,8 ± 0,6633	23,6 ± 0,9274	18,6 ± 0,6782	12,6 ± 1,6309	9,2 ± 0,8	5,4 ± 1,3638	
E. coli	22,2 ± 0,4899	18,2 ± 0,8	17 ± 0,5477	9,4 ± 0,6782	4 ± 1,7029		
P. aeruginosa	20,8 ± 0,4899	15,8 ± 0,7348	12,2 ± 0,3742	10,6 ± 0,4	8,6 ± 0,2449		
M. luteus	35,4 ± 0,5099	31,8 ± 0,4890	23,6 ± 0,6	18,4 0,6782	14,2 ± 0,3742		

При исследовании влияния анионных компонентов цинка на пробиотические, патогенные и условно-патогенные штаммы были получены следующие результаты. Исследования показывают о достаточно выраженном токсическом влиянии всех исследуемых солей цинка не зависимо от анионного компонента в отношении изучаемых микроорганизмов. Но следует отметить, что наиболее выраженным токсическим эффектом в отношении микроорганизмов S. aureus, E. coli, P. aeruginosa, M. luteus обладает сульфат цинка, однако значения зон подавления роста, которого, незначительно превысили значения ацетата и нитрата цинка для изучаемых штаммов. Данная зависимость также наблюдается и в отношении пробиотических штаммов (B. subtilis, 534 B. subtilis 106,4 B. amyloliquefaciens 10642,1 B. amyloliquefaciens 10643)

Также было установлено, что в отношении нитрата, сульфата и ацетата цинка наиболее устойчивым оказался патогенный штамм P. aeruginosa.

Список литературы:

1. Намазанова-Баранова, Л.С. Антибиотикорезистентность в современном мире / Л.С. Намазанова-Баранова, А.А. Баранов // Педиатрическая фармакология. – 2017. – № 5. – С. 341 – 354.

2 Ибрагимова, Р.Р. Проблема антибиотикорезистентности в современном мире / Р.Р. Ибрагимова, П.А. Кузнецов // Международный студенческий форум 2017. Актуальные вопросы современнтой микробиологии и иммунологии - https://scienceforum.ru/2017/article/2017031534

3 Чичерина, В.Р. Использование результатов по изучению токсичности катионов цинка на рост микроорганизмов в образовательном процессе / В.Р. Чичерина, О.П Клименко, В.А. Сербова [и др.] // Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры материалы Всероссийской научно-методической конференции. Министерство образования и науки РФ, ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный университет». – 2018. – С. 2855-2860.

4 Королькова, Д.С. Определение минимальных подавляющих концентраций солей цинка на рост пробиотических штаммов бактерий рода Bacillus / Д.С. Королькова, М.Л. Русяева, И.В. Коробова // Международный студенческий вестник. – 2018. – №4-3. – С. 411-414.

5 Морозова, Н.В. Оценка резистентности пробиотических штаммов микроорганизмов к эссенциальным и токсичным тяжелым металлам / Н.В. Морозова, И.В. Коробова // Российский иммунологический журнал. – 2017. – Т.11(20). – №3. – С. 427-428.

Код для цитирования: Скопировать