Биодеструкция дротаверина гидрохлорида актинобактериями рода Rhodococcus

• Автор: Мухутдинова, Анна Наилевна
• Шифр специальности: 03.02.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 126 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Глава 1. Фармацевтические вещества - новый класс экополлштантов

1.1. Распространенность и частота встречаемости фармацевтических азотсодержащих гетероциклических соединений в экосистемах

1.2. Дротаверина гидрохлорид - фармацевтический экополлготант

1.3. Актинобактерии рода Я1юс1ососсш как потенциальные биодеструкторы

фармполлютантов

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Глава 2. Материалы и методы исследования

2.1. Объекты исследования
2.1.1. Рабочая коллекция бактериальных культур
2.1.2. Химические реактивы
2.2. Микробиологические методы
2.2.1. Определение минимальной подавляющей концентрации
2.2.2. Условия культивирования актинобактерий
2.3. Микроскопические методы
2.3.1. Фазово-контрастная микроскопия
2.3.2. Атомно-силовая и конфокальная микроскопия
2.4. Физико-химические и морфофизиологические методы
2.4.1. Определение гидрофобных свойств
2.4.2. Определение поверхностного электрокинетического потенциала
2.4.3. Определение содержания липидов
2.4.4. Определение дыхательной активности
2.5. Получение цистоподобных покоящихся клеток
2.6. Получение иммобилизованных клеток
2.6.1. Иммобилизация клеток на адсорбенте на основе древесных пород
2.6.2. Иммобилизация клеток в криогеле на основе поливинилового спирта

2.7. Аналитические методы
2.7.1. Количественный анализ дротаверина методом высокоэффективной жидкостной хроматографии
2.7.2. Качественный анализ продуктов биодеструкции дротаверина методом газовой хроматографии
2.8. Определение токсичности продуктов биодеструкции дротаверина..
2.9. Математическое моделирование процесса биодеструкции дротаверина
2.10. Статистическая обработка результатов
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Глава 3. Биодеструкция дротаверина: поиск активных штаммов-
биодеструкторов, подбор оптимальных условий процесса
биодеструкции
Глава 4. Определение дротаверина в культуральной жидкости родококков и кинетическое моделирование процесса его биодеструкции 65 Глава 5. Физико-химические и морфофизиологические особенности
родококков в присутствии дротаверина
Глава 6. Биодеструкция дротаверина иммобилизованными
и покоящимися клетками
Глава 7. Возможные пути биодеструкции дротаверина. Токсичность
продуктов его биодеструкции
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. В настоящее время остро стоит проблема загрязнения окружающей среды фармполлютантами - высокостабильными соединениями с разнообразной химической структурой и выраженной биологической активностью. Они обнаруживаются в почве, донных осадках водоемов, сточных, грунтовых водах и даже питьевой воде (Баренбойм, Чиганова, 2012; Гетьман, Наркевич, 2013; Celiz et al., 2009; Nikolaou, 2013). Известно, что аккумуляция фармполлютантов в природных экосистемах и их долговременное воздействие на живые организмы может сопровождаться развитием раковых клеток и нарушением функций работы почек у млекопитающих, снижением репродуктивной активности у рыб, а также другими патологическими изменениями (Bessems, Vermeulen, 2001; Lalumera et al., 2004; Triebskom et al., 2004). Загрязнение объектов природной окружающей среды отходами фармацевтической промышленности обусловлено тотальным применением лекарственных средств населением и в различных отраслях хозяйственной деятельности человека, неэффективностью способов их утилизации (сжигание, слив в промышленную канализацию, размещение на санитарных полигонах), а также несовершенством методов очистки сточных вод от фармполлютантов (озонирование, хлорирование, сорбирование углем и др.) (Цхе и др., 2013; Bedner, Maccrehan, 2006; Zweiner, 2007).
Понимание процессов, происходящих с фармполлютантами в окружающей среде, требуют поиска эффективных способов нейтрализации данных опасных соединений, выяснения взаимосвязи между систематической принадлежностью микроорганизмов и их способностью деградировать лекарственные средства, изучения степени биодоступности и токсического действия новых соединений на микроорганизмы-деструкторы, особенностей начальных этапов их разложения и кометаболизма.
Вопросы взаимодействия “фармполлютант - микроорганизм” привлекают все большее внимание исследователей (Quintana et al., 2005; de Gusseme et a!., 2011; Santos et al., 2012). Среди экологически значимых групп микроорганизмов,

Широкое распространение актинобактерий рода Rhodococcus в окружающей среде, в том числе экстремальных местообитаниях, обусловлено их высокой степенью толерантности к экстремальным абиотическим факторам.
Актинобактерии рода Rhodococcus - грамположительные, аэробные, неподвижные, не образующие спор бактерии с трехстадийным морфогенетическим циклом развития. Клетки в молодой (6-15 ч) культуре палочковидные, нитевидные или ветвящиеся. Через 16 ч мицелий распадается иа палочковидные фрагменты. В возрасте 48-110 ч в культуре преобладают кокковидные клетки (Ившина и др., 2007; Егорова и др., 2010). Одной из важных особенностей бактерий данной группы является способность к синтезу розового и оранжевого пигментов (Ившина и др., 1987; Mayilraj et al, 2006). Известно, что пигментированным актинобактериям свойственна повышенная жизнеспособность при воздействии неблагоприятных факторов окружающей среды (Костина, 2010).
Родо кокки являются К-стратегами (Коронелли, Нестерова, 1990), по способу питания - олиго-, нитро-, алкано- политрофами (Ившина, 2012). Они способны использовать в качестве источника энергии рассеянные источники питания и низкие концентрации органического субстрата (Ившина, 1997), могут длительное время находиться в почве в условиях голодания (Bell et al., 1998; de Carvalho et al., 2014). Одна из важных биологических особенностей родококков заключается в том, что они способны использовать не только жидкие углеводороды, но и высшие газообразные гомологи метана. Наличие одного только данного свойства уже делает родококков наименее зависимыми от внешней среды и позволяет существовать в условиях, неблагоприятных для других микроорганизмов (Ившина, 1997).
Экстремотолерантность родококов отмечена в работах многих авторов (Коронелли, 1996; de Carvalho, da Fonesca, 2005; Larkin et al., 2006; de Carvalho et al., 2009; de Carvalho, 2010, 2012). Показано, что родококки сохраняют высокую (70-90 %) жизнеспособность в условиях долгосрочного низкотемпературного (-85 °С) хранения (Каменских и др., 2010; Шляпина и др., 2011), способны расти в широком (4-37 °С) температурном и кислотном (pH 3-11) диапазоне (Ветрова