Scientific journal
Fundamental research
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,441

MICROBIOLOGICAL ASPECTS ELECTRICAL RESISTANCE OF THE BACTERIUMS

Л.Б. Козлов, А.Н. Марченко, Е.В. Сперанская, В.В. Мефодьев, Ю.В. Устюжанин
Проведен анализ электрокинетических свойств 6 различных спорадических и 6 госпитальных штаммов бактерий (Pseudomonas aeruginosa, Proteus mirabilis, Citrobacter freundii, Hafnia alvei, Staphylococcus aureus, Enterobacter cloacae). Установлена возможность использования электрического сопротивления бактерий для определения их концентрации в процессе размножения на питательных средах.
Analysis of electrokinetic properties leads by six the different sporadic and six hospital strains of bacteria (Pseudomonas aeruginosa, Proteus mirabilis, Citrobacter freundii, Hafnia alvei, Staphylococcus aureus, Enterobacter cloacae) was initialized. In results, the possibility of usage of elecrtrical resistence of bacteria for the purpose of their concentration during reproduction in nutritional mediums was defined.

Введение

В настоящее время нет комплексных экспресс-методов изучения динамики репродуктивной активности микробных популяций при выращивании на питательных средах. В процессе культивирования в оптимальных условиях происходит репродукция бактерий и количественное увеличение их популяции. Одновременно с размножением бактерий в жидкой питательной среде происходит и отмирание микробных клеток [3]. В лабораторной практике широко используется метод определения концентрации микробных клеток по стандартам мутности, который, однако, не дает представления о количестве бактерий, обладающих репродуктивной активностью. Бактериологический метод определения концентрации бактерий, находящихся в стадии репродукции, по результатам подсчета изолированных колоний в конечных разведениях исследуемой микробной популяции в лабораторной диагностике инфекционных болезней практически не применяется из-за расхода средств на дополнительные питательные среды и длительного срока проведения анализа (24-48 час. в зависимости от вида исследуемой микробной культуры). Поэтому разработка экспресс-метода определения концентрации микробных клеток, находящихся в стадии репродукции или отмирания, является актуальной задачей и позволит непосредственно в процессе культивирования бактерий определять концентрацию репродуктивных и отмирающих бактерий. Это найдет применение при определении срока максимальной репродуктивной активности бактерий в целях получения стандартных диагностических, лечебных и профилактических препаратов.

Цель исследования

На основании изучения электрокинетических свойств различных микробных популяций определить возможность использования электрического сопротивления бактерий для определения их концентрации в процессе размножения на питательных средах.

Материал и методы

Объектом изучения служили следующие культуры бактерий: Pseudomonas aeruginosa, Proteus mirabilis, Citrobacter freundii, Hafnia alvei, Staphylococcus aureus, Enterobacter cloacae. Исследовано 6 спорадических и 6 госпитальных штаммов данных видов микроорганизмов. Культуры бактерий, выделенные от больных и с объектов больничной среды, накапливали на скошенном мясопептонном агаре (МПА) в течение 12 час. при температуре 37оС, затем разводили полученную взвесь бактерий по стандарту мутности на 5 ед., соответствующему 500 тыс. микробных клеток (мк) в 1мл. Методом серийных разведений готовили концентрацию микробной взвеси в количестве 50 мк в 1 мл и вносили суспензию на поверхность шести бактериологических чашек с кровяным МПА, равномерно распределяя ее по поверхности питательной среды. Через 4-8-12-16-20-24 час. учитывали рост бактерий на поверхности питательной среды. Заметный рост колоний наблюдали через 8 час. культивирования. Через 8-12-16- 20- 24 час. проводили смыв выросшей культуры физиологическим раствором хлорида натрия и в объеме 2 мл вносили в плексиглазовые пластины, используемые в лабораторной практике для серологических реакций. Электрическое сопротивление взвеси бактерий определяли с помощью цифрового мультиметра (Mini digital multimeter) марки М832 в пределе измерения 2000 Ом с разрешением 1 Ом и точностью ± 0,8% единиц счета, при максимальном напряжении на щупах 2,8 В. В качестве щупов использовали стальные электроды. Регистрировали максимальные показатели электрического сопротивления микробной взвеси.

Результаты и обсуждение

В работах А.Д.Евтушенко [1, 2] установлено, что бактерии, обладающие репродуктивной активностью, имеют на своей поверхности определенный по величине и знаку электрический заряд. Это позволяет по величине электрического сопротивления определять концентрацию живых микробных клеток. Поверхностный заряд микробных клеток может меняться в процессе их адсорбции и питания, что свидетельствует об их жизнеспособности. В результате этого может меняться электрическое сопротивление микробных популяций. Повышение электрического сопротивления популяций микроорганизмов свидетельствует об их репродуктивной активности, а микробы, не обладающие электрическим сопротивлением, очевидно, находятся в стадии отмирания или анабиоза. Теоретическое обоснование возможности изменения электрического сопротивления взвеси биологических частиц нашло отражение в следующей теории. Согласно Г. Гельмгольцу - Ж. Перену на поверхности биологических частиц, находящихся в жидкой среде, возникает двойной электрический слой типа конденсора, одна обкладка которого - заряженная поверхность биологической частицы, а другая - ионы, находящиеся в жидкости и несущие противоположный заряд.

В течение 5 минут после внесения исследуемых культур на поверхность питательной среды проводили смыв внесенных культур физиологическим раствором и определяли электрическое сопротивление суспензий, в среднем оно составило 327,8±0,9 Ом. В эти сроки на поверхности питательных сред роста бактерий не отмечено. Через 8 час. на средах появились колонии бактерий, и проведено определение электрического сопротивления полученных суспензий (табл. 1, 2).

Таблица 1

Результаты определения электрического сопротивления изученных спорадических

штаммов бактерий (в Ом)

Сроки роста бактерий

(час)

Pseudomonas aeruginosa

Proteus mirabilis

Citrobactеr freundii

Hafnia alvei

Staphylo-coccus aureus

Entero-bacter cloacae

Средний показатель

8

852,4

±81,6

515,9

±41,5

714,6

±35,7

730,0

±52,1

770,5

±48,6

739,8

±66,0

720,5

±54,3

12

604,1

±38,9

509,4

±55,9

609,0

±47,8

597,3

±41,4

740,5

±50,9

733,8

±96,0

602,4

±37,3

16

529,1

±46,7

492,0

±41,1

547,3

±37,1

483,1

±34,3

649,8

±76,7

651,1q

±61,5

558,7

±27,1

20

429,3

±25,1

519,5

±23,4

510,7

±38,6

492,1

±46,6

481,8

±43,4

514,9

±50,9

491,4

±14,6

24

389,0

±27,3

421,6

±44,4

426,3

±57,9

381,0

±59,6

424,1

±46,2

406,3

±49,7

408,1

±7,3

Таблица 2

Результаты определения электрического сопротивления изученных госпитальных

штаммов бактерий (в Ом)

Сроки роста культур

(час)

Pseudomonas aeruginosa

Proteus mirabilis

Citro-

bactеr freundii

Hafnia alvei

Staphylo-coccus aureus

Entero-bacter cloacae

Средний показатель

8

626,1

±47,5

481,3

±41,2

699,8

±15,6

726,6

±27,6

660,8

±38,5

518,0

±66,0

618,8

±39,6

12

549,8

±49,6

621,3

±54,4

612,1

±76,9

700,8

±36,7

593,1

±48,5

662,8

±96,0

623,3

±24,6

16

464,0

±37,0

504,1

±51,9

453,6

±50,6

551,3

±32,3

629,9

±48,0

532,5

±61,5

522,6

±28,5

20

362,9

±38,9

446,1

±44,7

401,6

±35,0

460,6

±34,3

443,7

±42,4

464,9

±51,0

430,0

±16,5

24

332,3

±23,7

296,9

±35,2

417,0

±49,1

367,4

±25,3

383,1

±29,3

396,4

±49,4

365,5

±19,4

Через 24 часа отмечено значительное снижение электрического сопротивления исследуемых взвесей бактерий.

Заключение

Полученные результаты исследований коррелируют с динамикой репродукции бактерий на питательных средах и свидетельствуют о возможности использования электрического сопротивления для определения интенсивности размножения бактерий. По материалам проведенных исследований подана заявка на изобретение «Способ определения максимальной концентрации живых бактерий» (ФГУ ФИПС №2010118749 от 13.05.2010).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Евтушенко А.Д. Применение микроэлектрофореза для дифференциации возбудителей кишечных инфекций // Лабор. дело. - 1971. - № 4. - С. 234- 237.
  2. Евтушенко А.Д. Устройство для обнаружения бактерий. // А.с. RU №288898, 1971. Бюл. №7.
  3. Медицинская микробиология, вирусология и иммунология /ред. А.А. Воробьева. - М., 2004. - 691 с.