Биогенные амины в динамике роста микроорганизмов

• Автор: Шишов, Владимир Александрович
• Шифр специальности: 03.02.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 122 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

МИКРОБНЫЕ БИОПЛЁНКИ: ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

QUORUM SENSING И ФОРМИРОВАНИЕ НАДКЛЕТОЧНЫХ СТРУКТУР В МИКРОБНЫХ ПОПУЛЯЦИЯХ

СИМБИОТИЧЕСКАЯ МИКРОФЛОРА И ЕЁ НАДКЛЕТОЧНЫЕ СТРУКТУРЫ 20 ВЛИЯНИЕ НЕЙРОМЕДИАТОРОВ НА МИКРООРГАНИЗМЫ И ИХ НАДКЛЕТОЧНЫЕ СТРУКТУРЫ

БИОСИНТЕЗ И ВЫДЕЛЕНИЕ В СРЕДУ НЕЙРОМЕДИАТОРОВ КЛЕТКАМИ МИКРООРГАНИЗМОВ

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

ОБЪЕКТЫ

КУЛЬТИВИРОВАНИЕ ОБЪЕКТОВ

ПОДГОТОВКА ОБЪЕКТОВ К ИЗМЕРЕНИЮ КОНЦЕНТРАЦИЙ БИОГЕННЫХ АМИНОВ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ БИОГЕННЫХ АМИНОВ МЕТОДОМ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНОЙ ЖИДКОСТНОЙ ХРОМАТОГРАФИИ С ЭЛЕКТРОДЕТЕКЦИЕЙ
РЕЗУЛЬТАТЫ
БИОГЕННЫЕ АМИНЫ, ИХ ПРЕДШЕСТВЕННИКИ И ПРОДУКТЫ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО ДЕЗАМИНИРОВАНИЯ В КЛЕТКАХ И КУЛЬТУРАЛЬНОЙ ЖИДКОСТИ Е. COU К-12
БИОГЕННЫЕ АМИНЫ, ИХ ПРЕДШЕСТВЕННИКИ И ПРОДУКТЫ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО ДЕЗАМИНИРОВАНИЯ В КЛЕТКАХ И КУЛЬТУРАЛЬНОЙ ЖИДКОСТИ S. CEREVISIAE
БИОГЕННЫЕ АМИНЫ, ИХ ПРЕДШЕСТВЕННИКИ И ПРОДУКТЫ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО ДЕЗАМИНИРОВАНИЯ В КЛЕТКАХ И КУЛЬТУРАЛЬНОЙ ЖИДКОСТИ В. CEREUS
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы диссертации. Тема диссертации -
исследование ростовой динамики накопления биогенных аминов (БА) в биомассе и культуральной жидкости микроорганизмов - связана с одной из самых «горячих» областей современной микробиологии - изучением механизмов межклеточной коммуникации у микроорганизмов. Важным частным случаем межклеточной коммуникации являются quorum sensing-системы, ставящие протекающие в микробной клетке процессы под контроль плотности популяции микроорганизмов. Были охарактеризованы важнейшие типы quorum sensing-феромонов, в том числе функционирующие у энтеробактерий и ряда других микроорганизмов ароматические сигнальные вещества (аутоиндуктор(ы) AI-3), напоминающие по химической структуре
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
БА - биогенные амины; ВЭЖХ - высокоэффективная жидкостная хроматография; ГАМК - у-аминомасляная кислота; ГВК - гомованилиновая кислота; 5-ГИУК - 5-гидроксииндолилуксусная кислота; 5-ГТ - серотонин (5-гидрокситриптамин); ДА - дофамин; ДГФУК - дигидроксифенилуксусная кислота; ДОФА - диоксифенилаланин; ЖКТ - желудочно-кишечный тракт; ИУК - 3-индолилуксусная кислота (ауксин); КЖ - культуральная жидкость (супернатант); МАО - моноаминооксидаза; НА — норадреналин; AI-1, AI-2, AI-3 - аутоиндукторы-1, -2 и -3, соответственно; AIP, autoinducer peptide (пептидный аутоиндуктор); c-di-GMP — cyclic diguanylmonophosphate (циклический дигуанилмонофосфат); N-AHL - N-acyl homoserine lactone (N-ацилированный гомосеринлактон); QS - quorum sensing (система плотностно-зависимой коммуникации у микроорганизмов).

катехоламины - одну из групп БА, функционирующих в качестве нейромедиаторов и гормонов у животных и человека.
Вопрос о роли БА в микробных системах, в особенности у симбиотической микрофлоры животных/человека, был длительное время предметом внимания исследователей - проф. М. Лайта (университет Манкато, США), групп Г.И. Фрайкина и A.B. Олескина (биологический факультет, МГУ) и др. Было продемонстрировано, что БА вызывают стимуляцию роста микроорганизмов, обусловливают структурные эффекты в микробных системах, в частности, усиливают или, напротив, ослабляют агрегацию клеток в колониях, влияют на подвижность и (в случае патогенов) вирулентность микроорганизмов, а также на формирование микробных биоплёнок (Sperandio et al., 2003; Clarke et al., 2006; Анучин и др., 2008) . Клетки про- и эукариотических микроорганизмов содержат БА, определённые (Цавкелова и др., 2000) методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ).
Несмотря на эти данные, в наших знаниях о БА у микроорганизмов остаются серьёзные пробелы. В частности, в литературе не были представлены данные о возрастной динамике внутриклеточного содержания нейромедиаторных аминов, т. е. об изменении их концентраций по мере прохождения микробной культурой различных фаз своего роста. Не был решён имеющий теоретическое и прикладное значение вопрос, высвобождаются ли биогенные амины или их продукты в среду культивирования или остаются внутри клеток или во фракции межклеточного матрикса.
Цель диссертации: провести идентификацию нейромедиаторных аминов, а также их предшественников и окисленных продуктов в клетках и культуральной жидкости и выяснить возрастную динамику их содержания в культурах грамотрицательных и грамположительных бактерий, а также одноклеточных эукариот.
концентрациях. Так, рост культуры патогенного штамма E. coli JPN10 (044:Н18) в жидкой среде SAPI с кровяной сывороткой был стимулирован НА и ДА в концентрации 3 и 100 мкМ соответственно (Burton et al., 2002).
В случае непатогенного штамма E. coli К-12 MC 4100 ДА стимулировал пролиферативную активность (по числу колониеобразующих единиц) и накопление биомассы (данные нефелометрии) значительно эффективнее -примерно в 1.5 раза по сравнению с контролем при концентрации 100 мкМ, чем мажорный компонент инфекционного ответа - НА (стимуляция пролиферации и накопления биомассы в 1.2 раза в концентрации 100 мкМ, Анучин и др., 2008).
В начале обзора литературы мы отмечали, что стадией формирования биоплёнок у микроорганизмов является образование локальных клеточных агрегатов - микроколоний. Испытанные катехоламины по-разному влияют на этот процесс у E. coli К-12. Катехоламины явно различались по своему эффекту на соотношение между численностью одиночных клеток и их компактных групп в культуре E. coli на плотной питательной среде, к которой добавляли тот или иной амин в момент инокуляции. Это соотношение нарастало по сравнению с контролем в случае ДА и снижалось при добавлении НА (Анучин и др., 2008). Таким образом, ДА ингибировал формирование клеточных агрегатов («зародышей биоплёнок»), в то время как НА стимулировал этот процесс.
ДА существенно стимулирует пролиферацию клеток дрожжей Saccharomyces cerevisia, в то время как НА малоэффективен в этой системе (Олескин и др., 2009а; Маликина и др., 20106). Различия эффектов двух химически сходных соединений - ДА и НА - можно объяснить специфическим характером их действия на микробные клетки. В случае S. cerevisiae продемонстрировано, что связываемый дофаминовыми рецепторами Dr и D2-THna апоморфин стимулирует клеточную
6 Диссертант является соавтором цитируемой работы, однако в разделе «Обзор литературы» мы рассматриваем только те её данные, которые получены другими соавторами (К. Маликиной и А. Олескиным).