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
- Евтушенко А.Д. Применение микроэлектрофореза для дифференциации возбудителей кишечных инфекций // Лабор. дело. - 1971. - № 4. - С. 234- 237.
- Евтушенко А.Д. Устройство для обнаружения бактерий. // А.с. RU №288898, 1971. Бюл. №7.
- 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: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=6752 (дата обращения: 24.04.2024).