Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,087

МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ БАКТЕРИЙ

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.
бактерии
электрическое сопротивление

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.

Библиографическая ссылка

Л.Б. Козлов, А.Н. Марченко, Е.В. Сперанская, В.В. Мефодьев, Ю.В. Устюжанин МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ БАКТЕРИЙ // Фундаментальные исследования. – 2010. – № 4. – С. 7-10;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=6752 (дата обращения: 07.08.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074