авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 6 |

«Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова _ Санкт-Петербургское общество историков медицины _ Институт исследований ...»

-- [ Страница 2 ] --

11. Виноградский С.Н. О чумном контагии и новом средстве для предупреждения и лечения бубонной чумы // Основной фонд научной библиотеки ГУ НИИЭМ РАМН, №6708. Сборник работ С.Н.Виноградского (оттиски 17 статей). Статья №16. – 5с.

12. Waksman S.A. Sergei N. Vinogradsky. His Life and Work. The Story of Great Bacteriologist. – N.Brunswick-N.Jersey: Rutgers University Press, 1953. – 150p. (на русском языке в кн: Рассказы о великом бактериологе С.Н.Виноградском / Сост. Ю.А.Мазинг, Т.В.Андрюшкевич, Ю.П.Голиков. Пер. С.Борисова под ред.

Ю.А.Мазинга – СПб.: ООО «Изд-во «Росток», 2002. – С.40-176.) 13. Голиков Ю.П., Андрюшкевич Т.В. Особая лаборатория Им ператорского Института Экспериментальной Медицины (1901 1918). К столетию со дня создания. – СПб., 2001. – 55с.

14. Заболотный Д.К.. Основы эпидемиологии. // В кн: Избр. тр.:

в 2 т. – Т.2: Холера. Сифилис. Эпидемиологические и др. работы. – Киев: Изд-во АН УССР, 1956. – С.207-239.

15. Литвин В.Ю. Природноочаговые инфекции: ключевые во просы и новые позиции. // ЖМЭИ – 1999. №5. – С.26-33.

16. Книга приказов попечителя Императорского Института Экспериментальной медицины. Рукопись. Приказ №3 от 06.07.1905, п.4. // Архив музея ИЭМ, дело №378. С №18 от 8 декабря 1914 г. по №8 от 9 декабря 1920 г. – 74 листа.

17. Письма З.Ваксмана В.Л.Омелянскому // Архив научной библиотеки ГУ НИИЭМ РАМН, Фонд №1, Опись №3 (письма), де ло №1. – 27 листов.

18. Галл Я.М. Г.Ф.Гаузе и Маргарет Тэтчер // Информацион ный вестник ВОГиС 2000. – №13-14. – http://www.bionet.nsc.ru/vogis/ 19. Гаузе Г.Ф. Экология и некоторые проблемы происхождения видов. // В кн: Экология и эволюционная теория. – Л., 1984. – С.5 105.

20. Надсон Г.А., Жолкевич А.Я. Spicaria purpurogenes n. Sp. К вопросу об антагонизме микробов. // Изв. Глав. Бот. сада РСФСР – 1922, вып.21, Приложение 1. – С.1-12.

21. Надсон Г.А. Пигменты бактерий и грибов, как средства за щиты и нападения // Там же – С.13-16.

22. Дмитреевская Н.А., Чеботоревич М.Ф. К вопросу о явлении антагонизма среди микроорганизмов. // Арх. биол. наук – 1936, Т.43. – вып.2-3. – С.337-344.

23. Исаченко Б.Л. Микробиологические исследования над гря зевыми озерами // Избранные труды. – М.;

Л.: Изд-во АН СССР, 1951. – Т.II. – С.26-143.

24. Исаченко Б.Л. Хлористые, сульфатные и содовые озера Ку лундинской степи и биогенные процессы в них // Избранные труды.

–М.;

Л.: Изд-во АН СССР, 1951. –Т.II. –С.143-162.

25. Исаченко Б.Л. Отдел общей микробиологии. // В кн: Мате риалы к истории Всесоюзного института экспериментальной меди цины. – М. Медгиз, 1941. – Т.1. – С.87-103.

26. Мацелюх Б.П. Сергiй Миколайович Виноградський (до 150 рiччя вiд дня нарождения) //Мiкробiол. журн. – 2006, Т.68, - №5. – С.94-96.

Рис.1. Сергей Николаевич Виноградский в своем кабинете.

Отдел общей микробиологии Императорского института экспери ментальной медицины. Впервые опубликована в статье В.Л.Омелянского «СЕРГЕЙ НИКОЛАЕВИЧ ВИНОГРАДСКИЙ»

(Архив биол. наук, 1927, вып.1-3. – С.11-36) Рис.2. Титульный лист работы С.Н.Виноградского о роли микробов в круговороте жизни.

ОТКРЫТИЯ СЕРГЕЯ НИКОЛАЕВИЧА ВИНОГРАДСКОГО Цюрих Страс ский уни бург верситет ский универ ситет Институт ИИЭМ Пастера Пентраксины как компоненты внутренней среды организма и врожденный иммунитет высших позвоночных.

Назаров П.Г.

Институт экспериментальной медицины РАМН, Санкт-Петербург В паразитарной системе на организм человека и животных воздействует широкая гамма продуктов патогенных микроорганиз мов: эндо- и экзотоксины, другие факторы вирулентности и пато генности. С другой стороны, внутренняя среда макроорганизма со держит ряд факторов, неблагоприятных для внедрения и размноже ния микроорганизмов, а также патогенных агентов. Первую линию защиты позвоночных составляют факторы врожденного иммуните та – бактериолизины, катионные белки гранулоцитов, комплемент и пентраксины. Последние привлекают все большее внимание иссле дователей в связи с наличием у них не только разнообразных за щитных функций, но и способности влиять на иммунные и другие гомеостатические процессы. Пентраксины, в частности, связывают микробные антигены, токсины, активируют комплемент и продук цию активных форм кислорода в нейтрофилах, усиливают фагоци тоз. Положение пентраксинов среди защитных факторов врожден ного иммунитета иллюстрирует рис. 1.

Пентраксины – это класс филогенетически древних раство римых и клеточных молекул врожденного иммунитета, наиболее известными представителями которого являются С-реактивный бе лок (CRP) и сывороточный Р-компонент амилоида (SAP). Сыворо точные пентраксины CRP и SAP являются маркерами острой фазы воспаления у человека и мышей. Их синтез многократно возрастает в острой фазе воспаления, при травме, облучении. CRP и SAP регу лируются у разных видов по-разному. У человека CRP – мажорный острофазовый реактант, уровень которого в острой фазе ответа по вышается в сотни раз (от 5 до 200 мкг/мл) и выше. У мыши мажор ным реактантом является другой пентраксин – SAP, тогда как CRP экспрессируется на очень низком уровне (5 мкг/мл). У человека SAP экспрессирован конститутивно на уровне около 30 мкг/мл и в острой фазе воспаления повышается умеренно. Причиной низкого содержания CRP в крови в нормальных условиях является не отсут ствие синтеза этого белка, а блок секреции. Небольшой синтез CRP идет в гепатоцитах и в норме, однако CRP удерживается внутри клеток двумя карбоксилэстеразами (gp60a и gp60b) эндоплазмати ческой сети.

Рис. 1. Основные гуморальные факторы врожденного им мунитета.

За последние годы семейство пентраксинов расширилось и содержит белки разной величины: короткие пентраксины – CRP и SAP и длинные пентраксины – пентраксины-3 и -4 (PTX3, PTX4), нейрональный пентраксин-1 (NP-1), пентраксин, регулируемый нейрональной активностью (neuronal activity-regulated pentraxin, NARP;

или NP2), и нейрональный пентраксиновый рецептор (neuronal pentraxin receptor) (рис. 2) [Schlimgen et al., 1995;

Goodman et al., 1996;

Dodds et al., 1997;

Kirkpatrick et al., 2000]. Общим свой ством является наличие у пентраксинов пентамерного строения мо лекулы (у CRP она состоит из 5 идентичных субъединиц по 21, кДа) и сродства к определенным лигандам. Общим лигандом для коротких пентраксинов является фосфорилхолин и подобные ему вещества (липопротеины низкой плотности, лецитин и т.п.), а об щим свойством всего семейства – кальций-зависимое взаимодейст вие с такими лигандами.

Термин «пентраксины» введен Генри Гевурцем (H. Gewurz) и его сотрудниками (Osmand et al., 1977) и происходит от греческих слов (пять) и (ягода).

Основным индуктором гена CRP in vitro является IL-6, а IL 1 и стероиды усиливают эффект IL-6. IL-1 может быть заменен TNF, который влияет на ген таким же образом, а IL-6 – другими цитокинами IL-6-типа (IL-11, LIF, онкостатином М) Рис. 2. Семейство пентраксинов [Garlanda C. et al., 2005] Класс этих консервативных сывороточных и клеточных белков участвует в регуляции гомеостаза и защитных реакциях врожденного иммунитета у млекопитающих и человека. Сыворо точные пентраксины CRP, SAP, белки PTX-3 и PTX-4 – защитные факторы врожденного иммунитета, участники и «маркеры» острого воспаления. Нейрональные пентраксины (NP-1, NARP) действуют в синапсах, регулируя сборку и активность глутаматных NMDA- и AMPA-рецепторов.

Антимикробное действие пентраксинов.

Как защитный фактор, С-реактивный белок фиксируется на бактериальных клетках, содержащих фосфорилхолин. Это приво дит к активации комплемента по классическому пути, набуханию и лизису микробных мембран. В опытах на мышах инъекция CRP защищала животных от гибели при одновременном введении ле тальной дозы живых пневмококков. Этот протективный эффект обеспечивается за счет более активного фагоцитоза Str. pneumoniae, покрытых пентраксином и комплементом. Таким образом, в анти микробной защите CRP выступает как антителоподобный фактор и опсонин [Volanakis J.E., 2001;

Mold C. et al., 2002].

Пентраксины являются ингибиторами свободных фосфоли паз. Благодаря сродству к фосфорилхолину (ФХ), CRP связывается с ФХ-содержащими веществами и защищает их от гидролизующего действия фосфолипаз [Nazarov et al., 1997;

Назаров П.Г., 2002, 2005]. Действуя не на фермент, а на субстрат, CRP выступает как ингибитор фосфолипаз неконкурентного типа [Butyugov et al., 1998;

Бутюгов А.А. и др., 1999]. CRP защищает клетки от мембранодест руктивного действия альфа-токсина клостридий (фосфолипаза С) и фосфолипазы А2 пчелиного яда, поэтому «антифосфолипазные»

эффекты также характеризуют этот пентраксин как протективный фактор [Назаров П.Г., 2001].

Другим видом антибактериальной и антитоксической ак тивности CRP является способность связывать и нейтрализовать класс SH-зависимых кислородолабильных микробных экзотоксинов порообразующего действия, таких как стрептолизин О и тетаноли зин. Антитоксическая активность этого типа не связана со способ ностью CRP взаимодействовать с фосфорилхолином и не блокиру ется веществами, содержащими данный лиганд (лецитином, пнев мококковым С-полисахаридом, самим фосфорилхолином). Наибо лее успешно она блокировалась положительно заряженными моле кулами – полилизином, ДЭАЭ-декстраном [Назаров П.Г., Бересто вая Л.К., 1995, 1995а;

Назаров П.Г., 2001]. Это указывает на то, что нейтрализация порообразующих токсинов осуществляется не с по мощью ФХ-связывающих сайтов, а с помощью других участков молекулы CRP, содержащих анионные аминокислоты. Антитокси ческая активность CRP, т.е. его способность нейтрализовать стреп толизин О, достаточно легко блокировалась также некоторыми ре комбинантными цитокинами человека, в частности, интерлейки ном-8 (IL-8) и интерлейкином-4 (IL-4) [Nazarov P.G., Berestovaya L.K., 1995]. Как показало изучение этого факта, цитокины IL-8 и IL 4 взаимодействовали не с порообразующим токсином, а с С реактивным белком. Взаимодействие CRP с IL-8 приводит к сниже нию биологической активности IL-8: снижается его хемоаттрактив ная активность в отношении нейтрофилов человека, способность стимулировать адгезию этих клеток и экспрессию интегринов и рецепторов IL-8 на их поверхности [Nazarov P.G. et al., 1997;

Гал кина Е.В., 1998;

Галкина Е.В. и др., 1999;

Galkina E.V. et al., 2000].

Взаимодействие CRP с IL-4 также оказывает некоторый модули рующий эффект на проведение сигнала от IL-4 в чувствительных клетках [Исаков Д.В., 2001;

Орлов С.В. и др., 2002]. Таким образом, CRP связывает также некоторые цитокины и благодаря этому он способен влиять на течение защитных реакций врожденного имму нитета как эндогенный иммуномодулятор, ген которого экспресси руется в острой фазе воспалительного ответа на микробную инва зию, травму и т.д. Связывание и инактивация (частичная или пол ная) провоспалительного хемокина IL-8 указывает на противовос палительный характер этого влияния.

Вместе с тем, воздействуя на иммунокомпетентные клетки, CRP нередко оказывает диаметрально противоположный эффект.

Так, инфузия CRP людям-волонтерам оказывала явный провоспа лительный эффект и активировала процессы коагуляции [Bisoendial R.J. et al., 2005], а обработка эндотелиальных клеток С-реактивным белком in vitro активировала экспрессию гена IL-8 и синтез соот ветствующей мРНК [Marnell L. et al., 2005].

Влияние пентраксинов на лимфоциты и нейтрофилы через Fc рецепторы Сывороточные пентраксины (CRP, SAP) оказывают и непо средственное влияние иммунокомпетентные клетки, взаимодейст вуя с их Fc-рецепторами (FcR). CRP и SAP связываются с FcR нейтрофилов, лимфоцитов, макрофагов, влияя на функциональную активность клеток. CRP связывается с FcgRI в 3 раза прочнее, чем IgG [Marnell L. et al., 2005]. Взаимодействие CRP с FcR продолжа ет сходство пентраксина с иммуноглобулинами (в дополнение к лектиновому сродству к лигандам и активации комплемента по классическому пути). CRP стимулируют митогенез лимфоцитов, при этом активен пентамер и не активны субъединицы CRP [Наза ров П.Г. и др., 1993;

Назаров П.Г., Полевщиков А.В., 1993], активи рует продукцию активных форм кислорода в нейтрофилах [Полев щиков А.В., Назаров П.Г., 1993], усиливает фагоцитоз.

Показано, что CRP взаимодействует с FcRI и FcRII, вы зывая такие же внутриклеточные реакции, какие наблюдаются при связывании IgG с этими рецепторами, а именно индуцируя актив ность внутриклеточных фосфолипаз (D, C), мобилизацию кальция, активацию генов цитокинов [Mold C. et al., 2002].

Противоаллергические эффекты С-реактивного белка.

Тучные клетки как мишень противовоспалительной активности пентраксинов.

Как известно, биологически активные вещества, выделяе мые тучными клетками (ТК) являются основными эффекторными молекулами аллергической реакции. Вместе с тем, ТК играют про тективную роль в защите от патогенов, заживлении ран, других го меостатических процессах. Устойчивая персистенция в эволюции, от насекомых и рыб до человека, свидетельствует о важной роли ТК. У мышей с отсутствием ТК эффективность врожденного имму нитета снижена [Malaviya et al., 1996;

Echtenacher, Mnnel, 1996].

Активность ТК регулируется многими рецепторами. Важ нейшими являются высокоафинный рецептор FcRI и низкоафин ный рецептор FcR, через которые ТК активируются иммунными комплексами, содержащими антиген и антитела классов IgE или IgG. В активации ТК посредством FcRI-сигнала участвуют про дукты активных форм кислорода и фосфолипаза С.

Fc-рецепторы для IgE (FcRI) имеют необычайно высокий аффинитет (10-10 М), благодаря чему ТК ведут себя подобно клет кам адаптивной иммунной системы. На ТК есть 3 низкоафинных рецептора для IgG: FcRIIb1 – для IgG1, FcRIIb2 – для IgG2а, FcRIII – для IgG2b. Их сшивка также вызывает выброс содержимо го секреторных гранул. Через FcRIII активируется выброс серото нина, LTC4 и TNF. Fc-рецепторы отвечают на иммунные ком плексы и за реакцию Артюса [Benoist C., Mathis D., 2002]. Актива ция ТК через FcRI или FcRII повышает их устойчивость к Fas- и TRAIL-индуцируемому апоптозу[Yoshikawa et al., 2000;

Berent Maoz et al., 2006].

ТК содержат преформированные медиаторы – гистамин, протеазы и готовый, быстро мобилизуемый TNF, а после актива ции быстро синтезируют дополнительные сигнальные молекулы – простагландины, лейкотриены, другие цитокины (IL-3, IL-4, IL-5, IL-6, IL-10, IL-13, IL-14, NGF), хемокины (MIP-1a, MCP-1, лимфо тактин), серотонин, дофамин, и снова TNFa [Benoist C., Mathis D., 2002]. Вторая волна ответа следует за немедленной реакцией ги перчувствительности и усиливает ее. Она влияет на последующие события, такие как формирование Th2 клеток и развертывание адаптивного иммунного ответа. Активированные ТК подают сигна лы различным образованиям с помощью различных факторов: со судистой системе с помощью вазоактивного гистамина и метаболи тов арахидоновой кислоты, моноцитам и лимфоцитам – через хемо тактические факторы, соединительной ткани – через протеазы, ней рональным элементам – через серотонин, дофамин, NGF. Триптаза ТК активирует PAR-рецепторы клеток эндотелия, запуская в них синтез IL-8 и других провоспалительных цитокинов [Lu, Zhao et al., 2005].

Находящиеся на ТК рецепторы FcRIIb1 и FcRIIb2 и мем бранные молекулы родственного семейства gp49 являются ингиби торными рецепторами [Castells et al., 1994;

Huff et al., 1995]. Сигна лы от FcRIIb1 и FcRIIb2 ингибируют ТК. Эти рецепторы ограни чивают активность ТК, если FcgRII-рецепторы контактируют и сшиваются с рецепторами FcRI. Активация ТК через рецепторы FcRI снижается при одновременной активации тем же стимулом низкоаффинных рецепторов FcRII или gp49. Это наблюдается при иммунотерапии, когда антиген (аллерген) агрегируется IgG антителами, имеющимися у иммунизированного пациента [Castells, 1997]. Ингибирующий эффект этих рецепторов зависит от внутри клеточной последовательности ITIM, содержащейся не только у рецепторов FcRIIb1 и FcRIIb2, но и у таких рецепторов, как KIR на NK и CTLA-4 на T-лимфоцитах [Scharenberg et al., 1996;

Katz et al., 1997]. При этом ингибируется как выброс преформированных медиаторов, так и генерация липидных молекул de novo [Daeron et al., 1995, 1997;

Katz, 1996;

Bruhns P. et al., 2005].

В регуляции активности ТК принимает участие ацетилхо лин (АХ), медиатор холинергической системы. В литературе опи саны эффекты АХ на ТК, охарактризованы подтипы участвующих рецепторов и пути передачи сигнала [Racke et al., 2004]. Стресс и АХ активируют ТК, вызывая их дегрануляцию [Умарова и др., 2003;

Stander et al., 2003], причем на фоне действия провоспали тельных цитокинов (LIF, TNF) ответ ТК на АХ возрастает [Fayon et al., 2006].

Введение CRP лабораторным животным подавляет развитие сенсибилизации к антигену и снижает проявления анафилаксии при повторном контакте с антигеном [Нежинская Г.И., Назаров П.Г., 2004, 2004а, 2005] (таблица). Противовоспалительные эффекты CRP – противоаллергические, антианафилактические – могут быть связаны с ингибирующим влиянием CRP на функции тучных кле ток. Можно предполагать, что в экспериментах по отмене анафи лактической реакции С-реактивным белком [Нежинская Г.И. и др., 2004, 2004а, 2005] пентраксин, связывающийся с FcR тучных кле ток антиген/аллерген-независимым образом, индуцирует включе ние ингибиторного сигнала при одновременном контакте ТК с реа гиновыми антителами и антигеном. В отсутствие реагинов и анти гена CRP активирует ТК [Fujimoto T. et al., 2003].

Таблица Влияние С-реактивного белка и холинергических препара тов на анафилактический шок у морских свинок [Нежинская Г.И. и др., 2004, 2005].

№№ Препараты Анафилактический Количество групп индекс (баллы) свинок, вы живших по сле шока (%) 4,0 ± 0, 1 Нелеченные животные 2,2 ± 0,1* 2 Метацин + физиологиче сий раствор 3,7 ± 0,1х 3 Метацин + CRP 0,5 ± 0,2*,х 4 Метацин + IgG CRP + физио- 2,5 ± 0,3* 5 логичесий раствор 2,25 ± 0,2* 6 IgG + физио- логичесий раствор Примечание. Метацин вводили в дозе 2 мг/кг, CRP и IgG – в дозах 1 мг/кг;

достоверность отличий: * p0,05–0,01 –от нелечен ных животных, х P0,001 –по сравнению с группой № 2.

Ограничивая активность тучных клеток, пентраксины могут смягчать реакции сосудов на гистамин, метаболиты арахидоновой кислоты и ацетилхолин, моноцитов и лимфоцитов – на хемотакти ческие факторы, нейрональных элементов – на продуцируемые тучными клетками серотонин, дофамин, NGF.

Пентраксины – иммуномодуляторы, блокирующие ацетилхолин.

Группа пентраксинов, связанных с нервной системой, уча ствует в регуляции физиологической активности синапсов. Пен траксины этого типа обладают двумя доменами: N-концевым, отве чающим за самоагрегацию молекул, и C-концевым, участвующим в аксонном транспорте и секреции и называемым пентраксиновым доменом из-за сходства его аминокислотной последовательности с CRP и SAP. Функция пентраксина NARP (NP-2) – участие в регуля ции сборки глутаматных AMPA-рецепторов в синапсах. Нейро нальный пентраксин-1 (NP-1) также экспрессируется в ЦНС, его ген активируется при гипоксии/ишемии мозга. NP-1 взаимодейст вует с возбуждающими постсинаптическими глутаматными AMPA и NMDA-рецепторами и находится в кластерах глутаматных рецеп торов GluR1. Экспрессия генов нейрональных пентраксинов и их синтез усиливаются при ишемическом поражении мозга и гибели клеток. В связи с этим считают, что эти пентраксины обслуживают процесс апоптоза и ускоряют гибель нейронов, выполняя адаптор ные функции или являясь скевенджер-факторами, элиминирующи ми поврежденный биологический материал [Schlimgen A.K. et al., 1995;

Tsui C.C. et al., 1996;

Goodman A.R. et al., 1996;

Dodds D.C. et al., 1997;

Kirkpatrick L.L. et al., 2000;

O’Brien R. et al., 2002;

Hossain M.A. et al., 2004;

Chen B., Bixby J.L., 2005]. Высказывалось предпо ложение, что в нормально функционирующих синапсах нейрональ ные пентраксины могут связывать молекулы нейромедиаторов.

Учитывая аффинитет CRP и SAP к фосфорилхолину, мы исследовали возможность взаимодействия CRP с родственным ве ществом – ацетилхолином, медиатором парасимпатической нерв ной системы, продуцирующимся и клетками иммунной системы.

Несмотря на структурное сходство АХ и фосфорилхолина в литера туре отсутствуют данные о способности CRP взаимодействовать с АХ.

Исследования показали, что в результате короткой (15 мин) инкубации АХ с очищенным CRP человека АХ практически полно стью утрачивает способность вызывать замедление ритма сердца у крыс и достоверно снижает свое гипотензивное действие. Установ лено, что CRP дозозависимо ингибирует разрушение АХ холинэ стеразой in vitro, что указывает на то, что пентраксин связывает АХ и защищает его от действия фермента. CRP не взаимодействовал с ацетилхолинэстеразой. Контрольные опыты на крысах, которым вместо АХ вводили аденозин, вызывающий похожие эффекты (снижение артериального давления и брадикардию) без вовлечения ацетилхолиновых рецепторов, показали, что смешивание аденозина с CRP не оказывало достоверного эффекта на его физиологическую активность у животных: CRP не снижал гипотензивный эффект аденозина и не изменял влияние аденозина на частоту сердечных сокращений [Назаров П.Г. и др., 2005].

Полученные нами данные свидетельствуют о том, что ли гандом CRP является также АХ, медиатор парасимпатической нервной системы и вненейрональной (автономной) холинергиче ской регуляции иммунокомпетентных клеток. CRP связывает АХ и ингибирует его физиологическую активность. Исследование «эндо телий-зависимых» (вызываемых ацетилхолином) и «эндотелий независимых» (вызываемых аденозином или нитропруссидом на трия) реакций сосудов и сердца показало, что пентраксин CRP влияет только на «эндотелий-зависимые», обусловленные действи ем АХ на холинорецепторы эндотелия сосудов.

Результаты проведенных исследований указывают на то, что сывороточный пентраксин, синтезирующийся в организме, главным образом, в острой фазе воспаления, способен связывать и нейтрализовать медиатор парасимпатической системы ацетилхо лин. Иными словами, С-реактивный белок является пентраксином с антиацетилхолиновой активностью. «Холинолитическое» действие CRP свидетельствует о том, что этот пентраксин может принимать участие не только в регуляции сосудистого тонуса и сердечного ритма, но и в ослаблении автономной холинергической регуляции во время воспаления.

Известно, что АХ и его аналоги обладают цитопротектив ным действием – снижают апоптоз и повышают жизнеспособность клеток (кардиомиоцитов, олигодендроцитов, нейронов), отменяя активацию каспазы-3 и падение мембранного потенциала митохон дрий. АХ снижает эсайтотоксичность глутамата и окиси азота (NO) и подавляет идуцируемый этими факторами апоптоз нейронов. И, наоборот, нехватка АХ (при холинергической денервации, болезнях Альцгеймера и Паркинсона) усиливает апоптоз в мозге за счет на рушения баланса между АХ и другими нейромедиаторами. Связы вание С-реактивным белком АХ может представлять собой меха низм, с помощью которого пентраксин CRP вмешивается в регуля цию жизненных процессов многих типов клеток в острой фазе вос паления, в частности, отменяя цитопротекторные эффекты АХ и способствуя апоптозу [Назаров П.Г. и др., 2006].

Заключение Пентраксины представляют собой древнее семейство за щитных белков. Их функции в реакциях врожденного иммунитета у высших животных и человека многообразны. В их число входит как непосредственная противомикробная активность (например, связы вание С-реактивного белка с капсулами пневмококков и их ком племент-зависимый лизис или связывание порообразующих бакте риальных экзотоксинов и их нейтрализация), так и цитотропные эффекты, опосредованные через взаимодействие пентраксинов с Fc рецепторами клеток иммунной системы. Влияние пентраксинов на нейтрофилы носит, как правило, стимулирующий характер. Пен траксины усиливают фагоцитоз, продукцию бактерицидных ради калов кислорода. Кроме того, пентраксины способны связывать некоторые цитокины (например, IL-8), и этим путем влияют на раз витие воспаления. Противовоспалительные эффекты CRP – проти воаллергические, антианафилактические – могут быть связаны так же с ингибирующим влиянием несколькими путями на функции тучных клеток: через FcR – за счет активации ITIM-мотива и ин гибирование внутриклеточных фосфолипаз, необходимых для ак тивации клеток и образования липидных мессенджеров воспаления, через холинергический путь – за счет инактивации ацетилхолина и ограничения его возбуждающего действия. Структура пентракси нов служит источником идей для создания новых пептидных лекар ственных препаратов с прогнозируемыми свойствами.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ, грант 06-04-49629а.

Список литературы 1. Бутюгов А.А. Взаимодействие реактантов острой фазы вос паления и цитокинов с бактериальными токсинами: Автореф. дисс.

… канд. мед. наук. – СПб, 1998.

2. Бутюгов А.А., Назаров П.Г., Любимов Ю.А. Антигемолити ческая активность С-реактивного белка и фактора некроза опухо лей-альфа в отношении фосфолипаз различного происхождения // Мед. иммунол. 1999. Т. 1, N 3-4. С. 9-10.

3. Галкина Е.В. Взаимодействия между С-реактивным белком, сывороточным амилоидом Р и интерлейкином-8 и их роль в регуля ции функций нейтрофилов: Автореф. дисс.канд. … биол. наук. – СПб, 1998.

4. Галкина Е.В., Назаров П.Г., Полевщиков А.В. Влияние бел ков острой фазы воспаления и ИЛ-8 на процессы трансэндотели альной миграции нейтрофилов // Мед. иммунология. 1999. Т. 1, N 3 4. С. 11-12.

5. Исаков Д.В. Влияние С-реактивного белка на передачу сиг налов от интерлейкина 4: Автореф. дисс. … канд. мед. наук. – СПб, 2001.

6. Назаров П.Г. Реактанты острой фазы воспаления. – СПБ, Наука, 2001, 423 с.

7. Назаров П.Г., Берестовая Л.К. Ингибирующее действие С реактивного белка (СРБ) на гемолитическую активность стрептоли зина О. Сравнение конформационных вариантов СРБ // Бюл. экспе рим. биол. мед. 1995. Т. 119, N 5. С. 506-509.

8. Назаров П.Г., Берестовая Л.К. Нейтрализующая активность С-реактивного белка в отношении порообразующих цитотоксинов бактериального происхождения // Доклады РАН. 1995. Т. 343, N 1.

С. 123-126.

9. Назаров П.Г., Бутюгов А.А., Пронина А.П. Пентраксины в процессах апоптоза // Цитология. 2006. Т. 48, № 9. С. 783-784.

10. Назаров П.Г., Нежинская Г.И., Крылова И.Б. Пентраксины:

антиаритмогенные факторы воспаления // Анн. аритмол. 2005. № 2, прил. С. 20.

11. Назаров П.Г., Полевщиков А.В. Роль рецепторов интерлей кина-2 в реализации митогенного действия С-реактивного белка на лимфоциты // Вестник РАМН. 1993. № 9. С. 13-17.

12. Назаров П.Г., Полевщиков А.В., Берестовая Л.К., Петров И.В., Пономаренко В.В. Характеристика антигенных и цитотроп ных свойств свободных субъединиц С-реактивного белка // Бюлл.

эксперим. биол. мед. 1993. Т. 116, № 12. С. 609-611.

13. Нежинская Г. И., Лосев Н. А., Назаров П. Г., Сапронов Н.С.

Влияние ацетилхолина и С-реактивного белка на регуляцию анафи лактического шока у морских свинок // Эксп. клин. фармакол. 2005.

Т. 68, № 4. С. 49-52.

14. Нежинская Г. И., Назаров П. Г., Евдокимова Н. Р., Лосев Н.А., Сапронов Н.С. Холинергическая регуляция анафилактическо го шока: влияние C-реактивного белка // Цитокины и воспаление.

2004. Т. 3, № 1. С. 44-48.

15. Нежинская Г.И, Лосев Н.А., Назаров П.Г., Владыкин А.Л., Сапронов Н.С. Роль ацетилхолина и C-реактивного белка в регуля ции воспаления при индукции адъювантного артрита // Цитокины и воспаление. 2005. Т. 4, № 2. С. 126.

16. Нежинская Г.И., Евдокимова Н. Р., Крылова И.Б., Назаров П.Г. Оценка противовоспалительной активности C-реактивного белка на модели гиперчувствительности замедленного типа у мы шей // Иммунология Урала. 2003. № 1(3). С. 48-49.

17. Нежинская Г.И., Назаров П.Г., Евдокимова Н.Р., Сапронов Н.С. Влияние ацетилхолина и C-реактивного белка на эксперимен тальное ревматическое воспаление // Rus. J. Immunol. 2004. Vol. 9, N 1. P. 75.

18. Нежинская Г.И., Назаров П.Г., Лосев Н.А. Роль ацетилхо лина и C-реактивного белка в сенсибилизации и индукции анафи лактического шока // Rus. J. Immunol. 2004а. Vol. 9, N 1. P. 69.

19. Орлов С.В., Исаков Д.В., Sobota A., Назаров П.Г., Бутюгов А.А., Перевозчиков А.П. Взаимодействие С-реактивного белка с интерлейкином 4 не влияет на биологическую активность IL-4 // Цитокины и воспаление. 2002. Т.1, № 2. С. 163.

20. Полевщиков А.В., Назаров П.Г. Усиление кислородного метаболизма фагоцитов крови человека под действием тафтсинопо добных пептидов из молекулы С-реактивного белка // Бюл. экспе рим. биол. мед. 1993. Т. 115, № 1. С. 55-56.

21. Пронина А.П., Назаров П.Г. Тучные клетки как мишень противовоспалительной активности пентраксинов // Мед. иммунол.

2006. Т. 8, № 2. С. 256.

22. Умарова Б.А., Копылова Г.Н., Смирнова Е.А., Гусева А.А., Жуйкова С.Е. Секреторная активность тучных клеток при стрессе — влияние пептидов пролил-глицил-пролина и семакса // Бюл. экс перим. биол. мед. 2003. Т. 136, № 10. С. 371–373.

23. Benoist C., Mathis D. Mast cells in autoimmune disease // Nature. 2002. Vol. 420, № 6917. P. 875-878.

24. Berent-Maoz B., Piliponsky A.M., Daigle I., Simon H.U., Levi Schaffer F. Human mast cells undergo TRAIL-induced apoptosis // J.

Immunol. 2006. Vol. 176, № 4. P. 2272-2278.

25. Bisoendial R.J., Kastelein J.J., Levels J.H., Zwaginga J.J., van den Bogaard B., Reitsma P.H., Meijers J.C., Hartman D., Levi M., Stroes E.S. Activation of inflammation and coagulation after infusion of C-reactive protein in humans // Circ. Res. 2005. Vol. 96, № 7. P. 714 716.

26. Bruhns P., Frmont S., Daron M. Regulation of allergy by Fc receptors // Curr. Opinion Immunol. 2005. Vol. 17, № 6. P. 662-669.

27. Butyugov A., Nazarov P., Lyubimov Y. Blocking of phospholipase C and AII haemolytic activity with the help of TNF-alpha and C-reactive protein // Pathophysiology. 1998. Vol. 5. P. 148-148.

28. Castells M. Update on mast cells and mast cell precursors and hypersensitivity responses // Allergy Asthma Proc. 1997. Vol. 18, № 5.

P. 287-292.

29. Castells M., Wu S., Arm J.P., Austen K.F., Katz H.R. Cloning of the gp49B gene of the immunoglobulin superfamily and demonstration that one of its two products is an early-expressed mast cell surface protein originally described as gp49 // J. Biol. Chem. 1994.

Vol. 269. P. 8393-8401.

30. Chen B., Bixby J.L. Neuronal pentraxin with chromo domain (NPCD) is a novel class of protein expressed in multiple neuronal domains // J. Comp. Neurol. 2005. Vol. 481. P. 391–402.

31. Daron M. Fc Receptor biology // Annu. Rev. Immunol. 1997.

Vol. 15. P. 203–234.

32. Daron M., Malbec O., Latour S., Arock M., Fridman W.H.

Regulation of high- affinity IgE receptor-mediated mast cell activation by murine low- affinity IgG receptors // J. Clin. Invest. 1995. Vol. 95. P.

577-785.

33. Dodds D.C., Omeis I.A., Cushman S.J., Helms J.A., Perin M.S.

Neuronal pentraxin receptor, a novel putative integral membrane pentraxin that interacts with neuronal pentraxin 1 and 2 and taipoxin associated calcium-binding protein 49 // J. Biol. Chem. 1997. Vol. 272.

P. 21488–21494.

34. Echtenacher B., Mnnel D.N., Hltner L. Critical protective role of mast cells in a model of acute septic peritonitis // Nature. 1996. Vol.

381. P. 75–77.

Fayon M., Rebola M., Berger P., Daburon S., Oussova O., 35.

Lavrand F., Moukaila B., Pujol W., Taupin J.L., Labbe A., Molimard M., Marthan R. Increased secretion of Leukaemia Inhibitory Factor by immature airway smooth muscle cells enhances intracellular signalling and airway contractility // Am. J. Physiol. Lung Cell. Mol. Physiol.

2006. Feb 17 [Epub ahead of print].

36. Fujimoto T., Sato Y., Sasaki N., Teshima R., Hanaoka K., Kitani S. The canine mast cell activation via CRP // Biochem. Biophys.

Res. Commun. 2003. Vol. 301. P. 212–217.

37. Galkina E.V., Nazarov P.G., Polevschikov A.V., Berestovaya L.K., Galkin V.E., Bychkova N.V. Interactions of C-reactive protein and serum amyloid P component with interleukin-8 and their role in regulation of neutrophil functions // Russ. J. Immunol. 2000. Vol. 5, No.

4. P. 363– 38. Garlanda C., Bottazzi B., Bastone A., Mantovani A. Pentraxins at the crossroads between innate immunity, inflammation, matrix deposition, and female fertility // Annu. Rev. Immunol. 2005. Vol. 23. P.

337–366.

39. Goodman A.R., Cardozo T., Abagyan R., Altmeyer A., Wisniewski H.G., Vilcek J. Long pentraxins: an emerging group of proteins with diverse functions // Cytokine Growth Factor Rev. 1996.

Vol. 7. P. 191–202.

40. Hossain M.A., Russell J.C., O’Brien R., Laterra J. Neuronal pentraxin 1: a novel mediator of hypoxic–ischemic injury in neonatal brain // J. Neuroscience. 2004. Vol. 24, № 17. P. 4187– 4196.

41. Huff T.F., Lantz C.S., Ryan J.J., Leftwich J.A. Mast cell committed progenitors. In: Biological and molecular aspects of mast cell and basophil differentiation and function. Kitamura et al. (eds.). – New York: Raven Press, 1995. P.105-117.

42. Katz H.R., Austen K.F. A newly recognized pathway for the negative regulation of mast cell-dependent hypersensitivity and inflammation mediated by an endogenous cell surface receptor of the gp49 family // J. Immunol. 1997. Vol. 158, № 11. P. 5065-5070.

43. Katz H.R., Vivier E., Castells M.C., McCormick M.J., Chambers J.M., Austen K.F. Mouse mast cell gp49B1 contains two immunoreceptor tyrosine-based inhibition motifs and suppresses mast cell activation when coligated with the high-affinity Fc receptor for IgE // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1996. Vol. 93, № 20. P. 10809-10814.

44. Kirkpatrick L.L., Matzuk M.M., Dodds D.C., Perin M.S.

Biochemical interactions of the neuronal pentraxins. Neuronal pentraxin (NP) receptor binds to taipoxin and taipoxin-associated calcium-binding protein 49 via NP1 and NP2 // J. Biol. Chem. 2000. Vol. 275. P. 17786– 17792.

45. Lu C., Zhao F., Li X., Yin L. Up regulation of interleukin- expressions induced by mast cell tryptase via protease activated receptor-2 in endothelial cell line // Chin. Med. J. 2005. Vol. 118, № 22.

P. 1900-1906.

46. Malaviya R., Ikeda T., Ross E., Abraham N. Mast cell modulation of neutrophil influx and bacterial clearance at sites of infection through TNF-a // Nature. 1996. Vol. 381. P. 77–80.

47. Marnell L., Mold C., Du Clos T.W. C-reactive protein: Ligands, receptors and role in inflammation // Clin. Immunol. 2005. Vol. 117. P.

104–111.

48. Mold C., Rodic-Polic B., Du Clos T.W. Protection from Streptococcus pneumoniae infection by C-reactive protein and natural antibody requires complement but not Fcg receptors // J. Immunol. 2002.

Vol. 168. P. 6375–6381.

49. Nazarov P.G., Berestovaya L.K. Bacterial toxins as factors directly affecting the biological activity of cytokines and C-reactive protein // Abstr. 9th Int. Congr. Immunol. San Francisco. 1995. Р. (718).

50. Nazarov P.G., Butyugov A.A., Lioubimov J.A., Berestovaya L.K., Shimanova G.F. Tumor necrosis factor-alpha and C-reactive protein: a new class of phospholipase inhibitors // Antibiotic Discovery.

– Philadelphia, 1995. Р. 208.

51. Nazarov P.G., Galkina E.V., Simbirtsev A.S., Berestovaya L.K.

Interactions between interleukin-8 and C-reactive protein // Cytokine.

1997. Vol. 9, N 11. P. 935.

52. O’Brien R., Xu D., Mi R., Tang X., Hopf C., Worley P.

Synaptically targeted Narp plays an essential role in the aggregation of AMPA receptors at excitatory synapses in cultured spinal neurons // J.

Neurosci. 2002. Vol. 22. P. 4487–4498.

53. Racke K, Matthiesen S. The airway cholinergic system:

physiology and pharmacology // Pulm. Pharmacol. Ther. 2004. Vol. 17, № 4. P. 181-198.

54. Scharenberg AM, Kinet JP. The emerging field of receptor mediated inhibitory signaling: SHP or SHIP? // Cell. 1996. Vol. 87. P.

961-964.

55. Schlimgen A.K., Helms J.A., Vogel H., Perin M.S. Neuronal pentraxin, a secreted protein with homology to acute phase proteins of the immune system // Neuron. 1995. Vol. 14. P. 519–526.

56. Stander S., Steinhoff M., Schmelz M., Weisshaar E., Metze D., Luger T. Neurophysiology of pruritus: cutaneous elicitation of itch // Arch. Dermatol. 2003. Vol. 139, № 11. P. 1463-1470.

57. Tsui C.C., Copeland N.G., Gilbert D.J., Jenkins N.A., Barnes C., Worley P.F. Narp, a novel member of the pentraxin family, promotes neurite outgrowth and is dynamically regulated by neuronal activity // J Neurosci. 1996. Vol. 16. P. 2463–2478.

58. Volanakis J.E. Human C-reactive protein: expression, structure, and function // Mol. Immunol. 2001. Vol. 38. P. 189–197.

59. Yoshikawa H., Nakajima Y., Tasaka K. Enhanced expression of Fas-associated death domain-like IL-1-converting enzyme (FLICE) inhibitory protein induces resistance to Fas-mediated apoptosis in activated mast cells // J. Immunol. 2000. Vol. 165, № 11. P. 6262- Распределение актиномицетов на акватории Ладожского озера.

Л.А. Ширенко Институт озероведения РАН, Санкт-Петербург В Ладожском озере при участии микроорганизмов постоянно идут процессы деструкции органического вещества автохтонного и аллохтонного происхождения, в результате которых происходит интенсивное самоочищение водоема. Участие в процессах этих процессах каждой физиологической группы микроорганизмов, как и каждой бактерии, неотделимы друг от друга и протекают в ком плексе. Для того чтобы лучше понять структуру и функционирова ние микробного сообщества Ладожского озера необходимо иссле довать роль отдельно взятых его представителей, в частности, ак тиномицетов, составляющих порядок Actynomycetales. Исходя из современного уровня знаний, актиномицеты можно определить как бактерии, которые на свойственной прокариотом ультраструктур ной и химической основе реализуют мицелиальный план организа ции в более сложной форме, свойственной эукариотам-грибам [3].

Актиномицеты являются весьма распространенной в природе группой микроорганизмов. Ее представителей можно встретить как в наземных, так и в водных экосистемах. Донные осадки наиболее богаты актиномицетами, тогда как в водной толще их численность незначительна [6]. Численность и распространение актиномицетов в окружающей среде и, особенно в водной среде, обусловлены влиянием таких специфических факторов обитания, как температу ра, pH, кислород, гидростатическое давление, концентрация мине ральных солей и органического вещества и других. Споры помога ют актиномицетам в состоянии анабиоза переносить неблагоприят ные условия среды в течение длительного периода времени [2]. В глубоководных водоемах распространены баротолерантные акти номицеты, устойчивые к высокому давлению на дне.

Выявлены определенные закономерности встречаемости и распространения актиномицетов в воде донных осадков морей и океанов. С удалением от суши численность актиномицетов умень шается и в открытом водоеме их количество минимальное. С глу биной отношение актиномицетов к другим бактериям увеличивает ся [9].

Несмотря на то, что актиномицеты можно легко выделить из воды, а особенно, из осадков, уже на протяжении десятилетий су ществуют две точки зрения по поводу их активной жизнедеятель ности в водной среде. По мнению одних ученых, большинство ак тиномицетов являются аллохтонными микроорганизмами, которые вымыты ручьями из окружающих водоемы почв, поэтому они не могут быть активными. Попавшие в воду споры могут находиться там в течение долгого времени в “дремлющем состоянии”. Некото рые из них могут находить подходящие условия для роста и жизне деятельности [8]. По мнению других ученых, актиномицеты явля ются частью автохтонного коренного микробного сообщества и способны к активной жизнедеятельности в воде и донных осадках [10]. Вероятно, на самом деле, ситуация более сложная: в водной среде могут обитать как аллохтонные, так и автохтонные актино мицеты [5].

Актиномицеты являются важной составной частью водных экосистем, принимая существенное влияние в трансформации ус тойчивого и труднодоступного для других микроорганизмов орга нические вещества, в том числе таких широко распространенных соединений как хитин, целлюлоза, гемицеллюлоза, лигнин, водный гумус, фенольные соединения, образующихся при отмирании фи топланктона и высшей водной растительности. Начальные этапы деструкции растворенных форм органического вещества осуществ ляются грамотрицательными бактериями. Актиномицеты, наряду со спороносными бактериями, грамположительными палочками, кок ками и грибами участвуют в последующих стадиях процессов де градации [1].

Актиномицеты считаются одним из самых сильных антаго нистов среди микроорганизмов. Они подавляют своих конкурентов либо путем прямо поражения (контактный антагонизм), либо путем воздействия продуктами обмена веществ. При контактном антаго низме с помощью тонких гиф актиномицеты проникают в клеточ ную структуру хозяина, подавляют его рост и развитие, в итоге раз рушая клетку. К продуктам обмена относятся различные метаболи ческие специфические и неспецифические вещества. Неспецифиче ские вещества – это ферменты, которые действую на клеточную стенку микроорганизмов, гидролизуя и лизируя ее. К специфиче ским веществам относятся антибиотики, обладающие высокой фи зиологической активностью и специфичностью действия [4].

Обладая вышеперечисленными свойствами, актиномицеты оказывают влияние на экологию всего микробного сообщества, на его состав и видовое разнообразие и представляют значительный интерес для исследования процессов биодеградации труднодоступ ного органического вещества в озерах. В данной работе представ лены результаты исследования распространения актиномицетов на акватории Ладожского озера.

Исследования, проведенные в июле 2005 г, позволили полу чить некоторое представление о численности, пространственном и вертикальном распределении актиномицетов на акватории Ладож ского озера.

Отбор проб проводили по стандартной сетке станций (рис.1).

По вертикали пробы отбирали на 2-5 горизонтах, в зависимости от глубины станций. Подсчет актиномицетов в исследуемых образцах производили после 35 дней инкубации на специализированной ага ризованной среде [7]. Перед посевом в среду для актиномицетов добавляли нистатин для подавления роста грибов.

Цветность пигментов при визуальном изучении колоний варьировала от полупрозрачной и молочно-белой до красной, оранжевой, темно-коричневой и черной.

В литоральной зоне Ладожского озера величины численности ак тиномицетов колебались в пределах 0–14 кл мл-1 в поверхностном горизонте (Рис.1). В придонном горизонте количество актиномице тов повышалось в среднем в 1.5 раза по сравнению с поверхност ным горизонтом.

В поверхностном горизонте деклинального района было обнаруже но повышение численности актиномицетов по сравнению с анало гичным горизонтом литоральной зоны. Наибольшие величины чис ленности актиномицетов наблюдались на станциях 76 и Р1.Профундальная зона, как в эпилимнионе, так и в гиполимнионе, характеризовалась равномерным снижением численности актино мицетов (Рис.3). Наименьшие величины численности актиномице тов за период исследования наблюдали повсеместно в эпилимнионе ультрапрофундальной зоны. На станции 105, (в районе низкотем пературной гомотермии или термобара) на глубине 10 и 50 м акти номицеты обнаружены не были Рассматривая вертикальное распределение актиномицетов на глубоководных станциях можно отметить снижение численности в промежуточных водных горизонтах со скачком в сторону увели чения до 22 кл/мл в придонном слое. Вероятнее всего, это связано с концентрациями труднодоступного органического вещества аллох тонного и автохтонного происхождения, аккумулированного в при донном горизонте. Кроме того, донные осадки, особенно их по верхностный слой, наиболее богаты актиномицетами, откуда эти бактерии могут попадать в придонный водный горизонт.

Таким образом, исследование обнаружило гетерогенное пространственное и вертикальное распределение численности ак тиномицетов в Ладожском озере, что является дополнительным аргументом в пользу представления об актиномицетах как о части автохтонного коренного микробного сообщества озерной экосисте мы.

Список литературы.

1. Горленко В.М., Дубинина Г.А., Кузнецов С.И. Экология водных микроорганизмов.- М.: Наука, 1977.-289 с 2. Кочкина Г.А., Иванушкина Н.Е., Карасев С.Г. и др. Микро мицеты и актинобактерии в условиях многолетней естественной криоконсервации // Микробиология.-2001.- Т.70, №.3-С.412- 3. Краткий определитель бактерий Берги /Под ред.

Д..Хоулта.- М.: Мир, 1980.-496 с.

4. Поздеев О.К. Медицинская микробиология / Под ред. В.И.

Покровского. – М: ГЭОТАР МЕД, 2001. – 768 с 5. Михайлов В.В., Кузнецова Т.А., Еляков Г.Б. Морские мик роорганизмы и их вторичные метаболиты. – Владивосток.: Даль наука, 1999.-131с 6. Родина А.Г.Методы водной микробиологии. Л.:Наука,1965.-363 с 7. Романенко В.И., Кузнецов С.И. Экология микроорганизмов пресных водоемов.- Л.: Наука, 1974. -194 с.

8. Bull A.T.Ward A.C., Goodfellow M. Search and discovery strategies for biotechnology: the paradigm shift // Mol. Biol. Rev. – 2000.- Vol.64.-P.573- 9. Jensen P., Dwight R., Fenical W. Distribution of actinomycetes in near-shore tropical marine sediments // Appl. Environ.Microbiol. 1991.-Vol.54.-P.1102-1108.

10. Mincer T.J., Jensen P.R., Kauffman C. A., Fenical W.

Widespread and persistent populations of a major new marine actinomycete taxon in ocean sediments // Appl. Environ. Microbiol. – 2002.-Vol.68.- P.5005-5011.

Рис. 1. Стандартная сетка станций для отбора проб на акватории Ладожского озера Рис.2 Научно-исследовательское судно Института озероведе ния РАН «Талан» на Ладоге (фото Д.А. Субетто ) a) Акт. (кл мл ) - ст. С ст. Е ст. 1 ст. 4 ст. 8 ст. ст. ст. ст. 17 21 б) Акт. (кл мл ) - ст. 25 ст. 62 ст. 76 Р Рис.3. Численность актиномицетов ( кл/мл) в а)литоральной и б)деклинальной зонах Ла дожского озера Акт. (кл мл ) - ст. 86 ст. 96 ст. 105 ст. 106 ст. Рис.4 Численность актиномицетов в профундальной зоне Ладожского озера Фенолокисляющие бактерии как компонент микробиоценоза Ладожского озера.

Л.А. Ширенко, Н.Л. Крыленкова Институт озероведения РАН, Санкт-Петербург Ладожское озеро, крупнейшее в Европе, занимает 16 место по площади в ряду самых крупных водоемов мира. Природные ус ловия сформировали экосистему озера с высоким качеством воды.

В настоящее время не только природные, но и антропогенные фак торы формируют экологическую обстановку в озере, от состояния которого зависит качество питьевой воды почти пятимиллионного Санкт-Петербурга [3].

Ладожское озеро распадается на несколько районов, сущест венно различающихся по гидрохимическим, гидрофизическим по казателям. Эти показатели, представляют собой абиотические фак торы среды, имеют временную изменчивость и определяют проте кание в озере биологических процессов. Известно, что температура окружающей среды является одним из важнейших определяющих параметров в экосистеме озер. Это, так называемый неустранимый фактор. Разнообразие видов биологических сообществ в Ладожском озере, их пространственная неоднородность и временная изменчи вость в значительной степени контролируется сезонными измене ниями температуры воды озера.

В сточных водах производств, расположенных на водосборе Ладожского озера присутствуют углеводороды фенольной группы.

Кроме того, фенольные соединения в природных водах могут обра зовываться в значимых концентрациях вследствие распада органи ческого вещества и выделений гидробионтов. В группу фенолокис ляющих бактерий, отвечающих за процессы биодеградация фе нольных соединений в водных и почвенных экосистемах входят представители различных видов, семейств и классов, способные с помощью индуцибельных энзимов расщеплять ароматические ве щества, у которых в бензойном кольце либо один заместитель, либо два [5]. Такими веществами является фенол, фенилаланин, толуол, бензол, бензойная кислота. В связи с этим было исследовано рас пространение фенолокисляющих бактерий (ФОБ) на акватории Ла дожского озера и проведено сопоставление численности бактерий этой группы с содержанием фенолов в озерной воде [2, 7].

Подсчет фенолокисляющих бактерий в исследуемых образ цах производили после 35 дней инкубации на среде Столбунова.

Содержание фенола в воде определяли флюориметрическим мето дом [4]. Полученные данные систематизированы по сезонам. Рас положение станций дано в предыдущей статье.

Одинаковое суммарное содержание фенольных соедине ний, определенное в различные сезоны в одной и той же точке от бора проб, может значительно различаться по качественному соста ву, обусловленному их происхождением, а значит и характером токсичности:

• Летом среди фенольных соединений кроме продуктов мик робиологического разложения различных органических соединений обнаруживаются продукты жизнедеятельности гидробионтов и промежуточные метаболиты их деструкции.

• Зимой накопление фенольных соединений обусловлено их медленным разложением из-за низкотемпературного ингибирова ния ферментных систем микробных сообществ, участвующих в трансформации трудноминерализуемых ароматических соединений аллохтонного и автохтонного происхождения, аккумулированных в донных отложениях и недостатка кислорода на дне.

Таким образом, фенолы, поступающие в озеро из внешних источников, содержащиеся в любых сточных водах – антропоген ное, первичное загрязнение. А огромное разнообразие фенольных соединений, образующихся в естественных условиях в результате функционирования всех звеньев трофической цепи, при микробио логической деструкции органических соединений – природное, “вторичное” загрязнение и эти фенольные соединения, образую щиеся из различных предшественников природного и антропоген ного происхождения, могут служить индикаторами интенсивности вторичного загрязнения водных экосистем.


В 2004 г. для получения интегральной характеристики со стояния озера пробы отбирались в бухте Петрокрепость (ст. Е и исток р. Невы у крепости “Орешек”). Показано, что концентрация фенолов весной немного повышена из-за накопления фенольных соединений в холодный период года, позже, с повышением темпе ратуры, активизируются процессы биодеградации фенольных со единений. К концу летнего периода и до середины сентября преоб ладают процессы образования фенолов, связанные с деградацией органического вещества, с выделением этих соединений как в про цессах жизнедеятельности гидробионтов, так и при разложении детрита. С осенним понижением температуры все эти процессы приостанавливаются, и содержание фенолов в воде понижается.

Наиболее информативными с точки зрения биологии явля ются летние исследования, так как в этот период наблюдается пик развития гидробионтов (Рис.1).

4 Фенолы (мкг л ) - ФОБ (кл мл ) - 2 0 С S1 L 204 Е 8 38 62 86 Фенолы ФОБ Рис.1. Содержание фенолов и численность ФОБ в поверхностном горизонте Ладожского озера.

Исследования, проведенные в августе 2003 г. обнаружили что рас пределение ФОБ в поверхностном слое Ладожского озера было не равномерным. Повышенное содержание ФОБ было отмечено в мес тах максимальной вегетации цианобактерий на глубоководных станциях 82 и 105 и в районе г. Сортавала, где одновременно отме чали максимальную численность гетеротрофных бактерий и повы шение содержания фенолов. Скорее всего, данная ситуация имеет место из-за увеличенного содержания органики в этой части озера в результате прижизненных выделений фитопланктона. Можно пред положить, что процессы бактериальной биодеградации фенолов протекают здесь достаточно интенсивно. Величины численности ФОБ в прибрежных районах были ниже таковых в эпилимнионе глубокой части озера.

Средняя численность ФОБ в литоральной зоне также была выше в 2005 г по сравнению с аналогичными данными за 2003 г. В Волховской губе на ст. 1 были отмечены наибольшие для всего пе риода наблюдений величины численности ФОБ (27 кл/мл) на фоне наименьших концентрации фенольных соединений зарегистриро ванных в июле 2005г. Температура воды на этой станции составля ла 22.2°С, что несомненно повлияло на интенсивность протекания процессов биодеградации фенольных соединений за счет активации ферментных систем бактерий и увеличения скорости их размноже ния. На станции 60 наблюдали противоположную картину: наи меньшая численность ФОБ была отмечена на фоне повышенного содержания фенольных соединений.

Средняя численность ФОБ в придонном горизонте литораль ной зоны в 2005 г. была приближена к таковой в поверхностном горизонте. Такое равномерное распределение ФОБ в литоральной зоне было связано с равномерным прогревом и перемешиванием водных масс на мелководье.

В этот же период наблюдений в деклинальной и профундаль ной зонах Ладожского озера численность ФОБ была сопоставима с таковой в литоральной зоне на фоне близких значений концентра ций фенолов. Иными словами в 2005 г. наблюдали практически равномерное пространственное распределение ФОБ в литоральной, деклинальной и профундальной зонах Ладожского озера. Самая глубоководная ультрапрофундальная зона характеризовалась уменьшением численности ФОБ по сравнению с остальными рай онами озера. Исследование вертикального распределения ФОБ в глубоководных впадинах обнаружило тенденцию к уменьшению численности ФОБ с глубиной.

В течение нескольких лет наблюдений (2001-2005 гг) числен ность ФОБ в осенний период сохранялась практически на постоянном уровне и приближалась к таковой в весенний период. В целом числен ность бактерий в низкотемпературный весенне-осенний период была в 2-2.3 раза ниже по сравнению с высокопродуктивным летним перио дом на фоне снижения содержания фенолов (Рис.2) 2,5 2, Фенолы (мкг л ) - ФОБ (кл мл ) - 1, 1,0 0, 0,0 весна лето осень Фенолы ФОБ Рис.2. Сезонная динамика: фенолокисляющие бактерии и фенолы, средние величины за период наблюдений 2001-2005 гг.

В дополнение к полевым исследованиям были проведены экспериментальные работы по изучению реакции фенолокисляю щих бактерий на увеличение содержания фенола в природной воде.

Известно, что реакция сообщества организмов на загрязняющие вещества во многом зависит от концентрации загрязнителя. Малые концентрации способствуют возникновению буферной системы, а большие разрушают связи в экосистеме. Ответ сопровождается из менениями численности микроорганизмов и их функциональной активности [ 6,8 ].

В нашем эксперименте в природную воду добавляли фенол.

После установления химического и биологического равновесия на чальные концентрации фенолов в экспериментальных объемах со ставили 10, 16 и 25 мкг/л. В контрольном объеме концентрация фе нола была на порядок ниже и составляла 1.5 мкг/л. Биодеградация фенолов оценивалась в течение 21 дня наблюдения. В ходе экспе римента, было отмечено значительное уменьшение содержания фе нолов во всех экспериментальных объемах, однако в объеме с кон центрации фенола 10 мкг/л была отмечена максимальная удельная скорость убывания загрязнителя. Здесь по истечении первых трех дней эксперимента содержание фенола снизилось на 70 % от пер воначального значения, по сравнению с 28% и 40 % в эксперимен тальных объемах 2 и 3. Численности ФОБ в ходе эксперимента уве личилась во всех экспериментальных объемах по сравнению с кон трольным. Анализ данных позволяет предположить, что интенсив ность протекания бактериальных процессов деградации фенольных соединений не всегда находится в прямой зависимости от количе ства клеток фенолокисляющих бактерий. Очевидно, ферментатив ная активность бактерий может играть решающую роль в прогно зировании скорости процессов биодеградации фенольных соедине ний [1]. В нашем случае процессы бактериальной деградации фено ла наиболее активно протекали при его содержании в среде не бо лее 10 мкг/л, дальнейшее увеличение содержания фенола приводи ло к снижению скорости биодеградации в результате нарушению связей в экосистеме.

Результаты исследования показали, что фенолокисляющие бактерии постоянно присутствуют в водной толще Ладожского озе ра, являясь важным фактором естественного очищения. Выявлено гетерогенное пространственное и вертикальное распределение чис ленности фенолокисляющих бактерий в Ладожском озере. Бактерии этой группы могут быть использованы в комплексном мониторинге экосистемы Ладожского озера, как показатели поступления органи ческого вещества в водоем и индикаторы участков с активно иду щими процессами самоочищения.

В настоящее время не наблюдается отклонений от устано вившегося в последние годы баланса между поступлением фенолов в воды Ладожского озера и их деградацией.

В экспериментальных условиях получены данные, под тверждающие зависимость активности фенолокисляющих бактерий от концентрации фенолов в среде, что может иметь решающую роль в прогнозировании скорости процессов биодеградации фе нольных соединений.

Список литературы.

1. Горленко В.М., Дубинина Г.А., Кузнецов С.И. 1977. Эко логия водных микроорганизмов. М.: Наука, 289 с.

2. Крыленкова Н.Л., Ширенко Л.А. Фенолы Ладожского озе ра : микробиологический аспект // Охрана и рациональное исполь зование Ладожского озера и других больших озер. Труды IV Меж дународного симпозиума по Ладожскому озеру. Великий Новгород, 2-6 сентября 2002. – С.-Пб., 2003, С.121- 3. Ладожское озеро. Прошлое, настоящее, будущее // Под ред. Румянцева В.А., Драбковой В.Г..-С.-Пб.: Наука, 2002.- 296 с.

4. Столбунов А.К. 1976. О микробиальных процессах распада фенолов в р. Волге и ее водохранилищах // Гидробиологический журнал. Т.XII, №1, с.33-39.

5. Dagley S. Microbial catabolism, the carbon cycle and environmental pollution // Naturwissenchaften.1978 V/ 65(2). P.85- 6. Ryszard J. Chrost. 1991. Microbial enzymes in Aquatic Environments., pp. 6- 7. Shirenko L., Krylenkova N. Current state of some North – West Russia lakes: phenol-oxidizing bacteria and phenols balance in Proceeding of 5th ICEF, Environmental future of Aquatic Ecosystems, 23-27 March 2003, ETH Zrich., Р. 8. Shirenko L. Pressures to which Quality Environment are responding in water: A brief review of bacterial tests - in Proceedings of the Workshop on Monitoring, Typology Ecological Classification and Assessment of the State of Large Lakes, University of Joensuu, Finland, Report of Karelian Institute, N 3/2003, Р. Метаболическая регуляция и коммуникация у бактерий и высших организмов Т. Я. Вахитов Гос.НИИ особо чистых биопрепаратов, Санкт-Петербург В настоящей работе обобщены литературные данные и ре зультаты собственных исследований, посвященные изучению ком муникативных функций в популяциях микроорганизмов, которые выполняют различные регуляторы. За элементарное звено метабо лической регуляции принята субпопуляция бактерий, выделяющая в окружающую среду определенный спектр экзометаболитов и чув ствительная к метаболитам других субпопуляций. Субпопуляции могут различаться по кинетическим характеристикам (скорость роста), среднему размеру клеток, морфологическим и биохимиче ским показателям. Общий состав метаболитов популяции рассмат ривается как совокупность метаболитов, производимых всеми суб популяциями. Необходимо оценить значение пула низкомолеку лярных экзометаболитов, формируемый из метаболитов популяций, в поддержании целостности микробиоценоза и его симбиотических взаимоотношений с организмом хозяина. Рассматривается также роль метаболической регуляции в развитии популяций высших ор ганизмов, ее экологическая и эволюционная функции. В заключи тельном разделе обсуждаются возможности создания пробиотиче ского препарата на основе экзометаболитов представителей нор мальной микрофлоры человека.


Метаболическая регуляция у бактерий на внутривидовом и межвидовом уровнях.

С середины 90-х годов прошлого века способность бакте рий ощущать плотность собственной популяции и соответствую щим образом реагировать на нее получила название «чувства кво рума» (quorum sensing) [Fuqua et al., 1994], а сама проблема меж микробной коммуникации приобрела статус одного из наиболее приоритетных направлений в микробиологии [Кировская, 2005]. Ей посвящены многочисленные публикации экспериментального и обзорного характера. Примером возрастающего интереса к этой проблеме является недавно состоявшаяся конференция «Коммуни кация у микроорганизмов», проводившаяся 11 ноября 2005 г. в Мо скве в Институте биохимии им. А.Н. Баха. Конференция была орга низована при активном содействии двух профессиональных об ществ – Общества биохимиков и молекулярных биологов и Микро биологического общества. В ее работе приняли участие 112 россий ских ученых из Москвы, Санкт-Петербурга, Казани, Саратова, Перми, Уфы, Оренбурга, Иркутска, Красноярска, Иваново и двух подмосковных научных центров – Пущино и Оболенска. На конфе ренции были представлены и обсуждены экспериментальные дан ные по коммуникации и обмену сигналами у бактерий, их социаль ному поведению, а также по коммуникации при образовании бакте риями колоний и биопленок. Значительная часть устных и постер ных докладов была посвящена адаптации бактерий к стрессам, об разованию покоящихся форм и их оживлению. Материалы конфе ренции будут опубликованы в 4-ом номере журнала «Микробиоло гия» за 2006 г.

Повышенный интерес к проблеме «кворума» во многом связан с надеждой на создание так называемых «антипатогенных»

препаратов [Hentzer & Givskov, 2003], уменьшающих вирулент ность бактерий, но не приводящих к их гибели. Воздействуя на ключевые пути метаболизма, эти препараты ингибируют или за медляют экспрессию генов вирулентности, увеличивая тем самым адаптационные возможности макроорганизма и усиливая его им мунный ответ.

К зависящим от чувства кворума обычно относят только те системы, регуляция в которых осуществляется посредством диф фундирующих или выделяющихся в окружающую среду агентов (регуляторов) с установленной химической структурой. У грамот рицательных бактерий наиболее изученными являются автоиндук торы первого и второго типов (АИ-1 и АИ-2). АИ-1 представляют собой ацилированные лактоны гомосерина, а АИ-2 являются про дуктами спонтанного превращения 4,5-дигидрокси-2,3 пентандиона, образующегося при участии фермента LuxS. Предпо лагается, что АИ-1 служат для внутривидовой, а АИ-2 для межви довой коммуникации бактерий, причем разные виды узнают раз личные продукты интерконверсии исходного соединения [Xavier & Bassler, 2005]. Грамположительные бактерии с низким содержани ем в ДНК ГЦ-пар в качестве индукторов кворум-зависимых реак ций обычно используют модифицированные олигопептиды (АИ Пы). Считается, что регуляторы «чувства кворума» вырабатывают ся только для регуляторных целей, действуют в исключительно низких концентрациях (несколько молекул на клетку) и не исполь зуются клетками в метаболических процессах [Вахитов, Петров, 2004;

Петров и др., 2006].

С позиций «чувства кворума» хорошо изучены механизмы ряда специфических реакций бактерий: биолюминесценция, синтез внеклеточных ферментов, антибиотиков, факторов вирулентности, конъюгативный перенос Ti-плазмид, и некоторые другие. Однако многие явления, включая инициацию и остановку роста культур, не могут быть объяснены действием классических для «чувства кво рума» регуляторов.

Определенное понимание механизмов остановки роста воз никло при изучении культур высокой плотности, эксперименты с которыми показали, что ингибирующее действие культуральной жидкости связано с накоплением побочных продуктов метаболиз ма: кислот, спиртов и некоторых других соединений. Многие из этих веществ являются ценными продуктами микробиологического синтеза, но для выращивания культур высокой плотности их при ходится удалять из среды или уменьшать их производство путем применения специальных режимов культивирования [Ракитин и др., 1986]. Кроме этих соединений ингибирующее действие на рост Escherichia coli могут оказывать индол, валин и некоторые другие метаболиты.

За рубежом изучению стимуляторов роста в последние го ды были посвящены сравнительно немногочисленные исследова ния, так и не закончившиеся идентификацией соответствующих соединений [Weichart & Kell, 2001]. В противоположность этим работам, в наших исследованиях было показано, что эффект авто стимуляции E.coli М-17 и некоторых других микроорганизмов оп ределяется действием целого комплекса метаболитов. К наиболее активным стимуляторам роста E. coli M-17 относятся янтарная и глутаминовая кислоты, метионин и лизин. Ингибиторами роста это го штамма, кроме обычных продуктов – ацетата, молочной кислоты и некоторых других короткоцепочечных жирных кислот (КЖК), являются аспарагиновая кислота, аланин, гистидин, индол, этанол и некоторые другие соединения [Вахитов и др. 2003а,б, 2005а;

Вахи тов, Петров, 2006].

Было также показано, что ацетат, основной продукт неполно го окисления глюкозы у E. coli, проявляет свойства не только нега тивного (ингибирование роста), но и позитивного регулятора. Ха рактер действия ацетата зависел от его собственной концентрации, плотности культуры, ее физиологического состояния и стадии раз вития. Низкая концентрации ацетата стимулировала рост культуры на лаг-периоде, а высокая – способствовала остановке роста на бо лее поздних стадиях развития.

Важная информация о регуляторном действии экзометабо литов была получена при изучении их динамики в ходе роста и го лодания культур [Вахитов и др., 2005а]. В этих экспериментах под твердилось, что наличие метаболитов в среде культивирования объясняется не патологическими отклонениями в регуляции соот ветствующих процессов биосинтеза, а физиологической необходи мостью поддержания их концентрации в среде на определенном уровне.

Обмен метаболитами между бактериями и их окружением начинался сразу после их суспендирования в свежей среде [Вахитов и др., 2005а]. При не слишком большом разбавлении культуры состав среды пополнялся за счет внутриклеточных метаболитов, преимущественно стимуляторов роста. Если же разбавление было больше, то все имевшиеся в среде стимуляторы и некоторые другие компоненты поглощались клетками, в результате чего продолжительность лаг-периода значительно увеличивалась. Поскольку все соединения попадали из культуральной жидкости (КЖ) во внутриклеточный пул бактерий, увеличение продолжительности лаг-периода являлось не результатом их недостатка, а следствием разрыва обеспечивавшихся ими коммуникативных связей.

Если после засева и перераспределения метаболитов кон центрация стимуляторов роста (главным образом ацетата) в среде была недостаточна, то рост не начинался, пока она не достигала порогового значения. При слишком низкой посевной дозе концен трация стимуляторов не могла установиться на должном уровне даже в течение очень продолжительного промежутка времени. В этих условиях первоначальный рост обеспечивали редкие клетки, рост которых по какой-то причине не ограничивался отсутствием стимуляторов.

Механизм перераспределения метаболитов между клетками и окружающей средой предполагает наличие у них способности оценивать степень разбавления среды по изменению концентрации ацетата и (или) других метаболитов. Слишком быстрое уменьшение концентрации этих соединений свидетельствует о высокой степени разбавления и грозит потерей внеклеточного пула метаболитов.

Чтобы избежать этого, метаболиты транспортируются внутрь кле ток и сохраняются там до наступления лучших условий. Данные по динамике стимуляторов в процессе роста культуры позволили предположить, что их выделение и поглощение тесно связаны со стадией клеточного цикла бактерий: выделяют метаболиты круп ные, готовящиеся к делению клетки, а поглощают молодые, только что разделившиеся [Вахитов и др., 2005а].

Высокие концентрации ацетата являются показателем вы сокой плотности культуры. До недавнего времени считалось, что его ингибирующее действие, как и действие других короткоцепо чечных жирных кислот (КЖК), связано с уменьшением мембранно го потенциала и с закислением цитоплазмы. В настоящее время по казано, что ацетат и некоторые другие КЖК обладают выраженным регуляторным действием. Высокие концентрации ацетата в среде, даже в тех случаях, когда он не потреблялся культурой, индуциро вали синтез белков стационарной фазы и репрессировали синтез белков конструктивного метаболизма [Arnold et al., 2001;

Kirkpatrick et al., 2001;

Oh et al., 2002;

Polen et al., 2003]. Значитель ное количество увеличивавших экспрессию генов было связано с устойчивостью клеток к различным стрессовым воздействиям, мно гие из них относились к rpoS-регулону. Под действием ацетата ин дуцировался синтез белка LuxS, что свидетельствует о влиянии ме таболитов на функции систем классического «чувства кворума»

[Вахитов, Петров, 2004;

Петров и др., 2006]. Поскольку собствен ный регулятор классического «чувства кворума» у E.coli отсутству ет, можно допустить, что рецепцию плотности популяции осущест вляет некая гибридная система, роль внеклеточного регулятора в которой выполняют «обычные» продукты обмена, а внутриклеточ ные функции – те же белки, что и у других бактерий.

Известно также, что ацетат и некоторые другие КЖК спо собны индуцировать гены вирулентности независимо от классиче ского «чувства кворума» и белков rpoS-регулона [El-Gedaily et al., 1997]. Это позволяет предпологать, что продукты обмена могут вы полнять регуляторные функции и у бактерий с полноценной сен сорной системой. Кроме того, ацетат участвует в биосинтезе ациль ной части автоиндуктора АИ-1, что открывает дополнительную возможность регуляции синтеза автоиндуктора внеклеточным аце татом. В случае монокультуры наличие ацетата является показате лем ее плотности, во всех остальных случаях – свидетельствует об общей плотности производящих ацетат микроорганизмов. В этом контексте ацетат можно рассматривать как средство их межвидовой коммуникации.

Каждое из выделяемых соединений не только влияет на скорость роста культуры, но выполняет и другие физиологические функции. Так, например, стимулирующая рост E.coli М-17 глута миновая кислота совместно с белками GadA и GadB повышает ус тойчивость бактерий к кислотному стрессу [Lin et al., 1995]. По этой причине, ее выделение перед наступлением стационарной фа зы можно расценивать и как подготовку к росту на новом цикле развития (накопление стимуляторов роста в среде), и как защиту от возможного закисления среды. Аналогичный механизм можно предположить в случае лизина и белка CadA, а также ряда других белков и метаболитов [Arnold et al., 2001;

Kirkpatrick et al., 2001;

Oh et al., 2002;

Polen et al., 2003].

Совместное действие бактериальных экзометаболитов су щественно отличается от действия индивидуальных соединений.

Метаболиты способны усиливать действие друг друга (сукцинат + ацетат), могут не влиять на активность других веществ (сукцинат + глутамат) или даже изменять ее на противоположную. Так, напри мер, ацетат при низких концентрациях усиливал действие стимуля торов роста и нивелировал влияние ингибиторов, а при высоких – проявлял собственную ингибирующую активность и усиливал эф фект ингибирования других веществ. Эти свойства ацетата позво ляли полагать, что он является плотностно-зависимым фактором, влияющим на смену фаз развития культуры. Способностью усили вать действие стимуляторов роста обладали и некоторые «ней тральные вещества», то есть соединения, не оказывающие влияния на рост культуры в индивидуальном порядке [Вахитов и др., 2003б;

Вахитов, Петров, 2006].

В литературе имеется сведения, на основании которых можно объяснить данные о взаимном влиянии метаболитов [Вахи тов и др., 2003б]. Так, например, с нашими собственными результа тами хорошо согласуется факт уменьшения ингибирующего дейст вия высоких концентраций ацетата при добавлении одного из наи более активных стимуляторов роста – метионина [Roe et al., 2002].

Механизм синергического действия метаболитов может быть объ яснен тем, что при наличии в среде двух и более соединений экс прессироваться будут преимущественно те белки, которые не под вержены разнонаправленной регуляции со стороны этих соедине ний. Очевидно также, что характер действия двух и более метабо литов в значительной степени будет зависеть не только от их абсо лютных концентраций, но и от соотношения в среде [Arnold et al., 2001;

Kirkpatrick et al., 2001;

Oh et al., 2002;

Polen et al., 2003]. Бла годаря широким возможностям комбинирования различных ве ществ и их соотношений система метаболической регуляции спо собна обеспечить регуляцию значительно большего количества процессов, чем любая специфическая система регуляции. Другим ее преимуществом является способность плавного изменения метабо лизма бактерий, что позволяет достигать лучшего соответствия ме таболических процессов физиологически важным характеристикам внешней среды. И, наконец, третий весьма важный аспект заключа ется в том, что путем выделения метаболитов клетки не только реа гируют на изменения условий существования, но и в значительной мере сами формируют состав и физико-химические свойства среды.

Важной задачей нашей работы являлся вопрос о специфич ности метаболической регуляции и ее участии в межвидовых взаи моотношениях микроорганизмов. С этой целью изучалось действие метаболитов E.coli M-17 на рост родственных и неродственных штаммов: E.coli K-12, E.coli BL, E.coli K-165, S. marcescens, S.

enteritidis, L. acidophilus (Д-75 и Д-76), L. bulgaricus, B. adolescentis.

Выяснилось, что метаболиты E.coli M-17 (АРК) стимулируют рост практически всех (кроме L. bulgaricus) упомянутых бактерий. Спе цифичность действия метаболитов проявлялась в том, что в наи большей степени они влияли на штамм-продуцент (E.coli M-17), чуть меньше стимулировали рост других штаммов того же вида (E.coli K-12, K-165, BL) и еще меньше – других видов микроорга низмов (S. marcescens;

S. enteritidis). Высокие индексы стимуляции были получены для бифидобактерий и L. acidophilus (Д-75 и Д-76).

Специфичность действия метаболитов являлась причиной того, что при выращивании смешанных культур метаболиты E.coli M-17 спо собствовали вытеснению других штаммов [Вахитов и др. 2000а,б;

2001;

2005б]. Кроме того, препараты метаболитов E.coli M-17 (Ак тофлор-1 и Актофлор-2) в большей степени ускоряли рост E.coli M 17 в смешанных культурах, чем в чистых. Это могло означать, что под их действием бактерии конкурирующего штамма начинали са ми выделять вещества, стимулирующие рост E.coli M-17. Иными словами, штамм-конкурент являлся своего рода усилителем мета болического сигнала, подаваемого путем внесения метаболитов извне. Подобные эффекты наблюдались и при совместном голода нии бактерий. Изучение их механизмов представляется весьма важ ным для понимания природы симбиоза и антагонизма.

Высокие идексы стимуляции, полученные при изучении действия метаболитов E.coli M-17 на рост нормальных симбионтов человека L. acidophilus (Д-75 и Д-76) и B. adolescentis, свидетельствуют о тесных экологических взаимоотношениях E.coli M-17 с этими штаммами. Действием метаболитов E.coli M-17 мож но объяснить высокую лечебную эффективность препарата бификол (смесь E.coli M-17 и Bifidobacterium bifidum 1) и результа ты экспериментов на безмикробных животных, согласно которым приживляемость бифидобактерий в кишечнике крыс значительно повышается при использовании бифидобактерий в смеси с E.coli M 17 [Алешкин и др. 2005].

Препарат колибактерин, содержащий в качестве действую щего начала живые клетки E.coli M-17 [Перетц, 1955], приводил к увеличению популяционного уровня других полезных микроорга низмов в кишечнике крыс (лактобактерий и бифидобактерий), а препараты лактобактерий (лактобактерин) способствуют только увеличению содержания собственного вида [Богданов и др., 2006].

Поскольку метаболиты E.coli M-17 являются составной частью колибактерина, можно предположить, что именно их присутствие способствует быстрому восстановлению лакто- и бифидофлоры при его назначении. Данные по успешному применению колибактерина [Перетц, 1955;

Вильшанская, 1970;

Алешкин и др. 2005;

Богданов и др., 2006] позволяют полагать, что состав выделяемых E.coli M- метаболитов близок к нормальному составу низкомолекулярных метаболитов кишечника человека. Это, конечно, не означает, что в естественных условиях E.coli M-17 или аналогичные штаммы нормофлоры вносят решающий вклад в формирование метаболитного пула микробиоценоза, поскольку численность бактерий этих штаммов в кишечнике взрослого человека относительно невелика.

В процессе становления микробиоценоза, однако, ситуация может быть иной: E.coli, в силу своей большей устойчивости и метаболической активности, способна обеспечивать базальный уровень метаболитов, стимулирующих рост нормофлоры и подавляющих рост патогенных бактерий. После того как микробиоценоз сформировался, становится возможным внедрение только тех штаммов, рост которых не подавляется совокупным действием метаболитов микрофлоры. В наших экспериментах было показано, что, в отличие от L. acidophilus Д-75 и Д-76, рост L.

bulgaricus не стимулируется метаболитами E.coli M-17 [Вахитов и др., 2001]. Если наше предположение верно, и состав метаболитов нормофлоры похож на состав метаболитов E.coli M-17, то отмечающаяся в литературе неспособность L. bulgaricus к колонизации кишечника может объясняться отсутствием стимулирующего эффекта со стороны метаболитов микрофлоры. С практической точки зрения это означает, что все микроорганизмы, терапевтическое действие которых основано на постоянном или временном внедрении в состав микробиоценоза, должны проходить тест на совместимость с его метаболическим пулом. Одним из показателей такой совместимости может являться стимуляция их роста метаболитами E.coli M-17.

Интересные результаты были получены при изучение специфичности действия индивидуальных метаболитов на жидких и плотных питательных средах. Так, например, оказалось, что наиболее активный в экспериментах с E.coli M-17 стимулятор роста – янтарная кислота очень слабо стимулирует рост E. coli BL и подавляет рост S. enteritidis. В то же время подтвердились известные из литературы данные о том, что аспарагиновая кислота, ингибировавшая рост E.coli M-17, является стимулятором роста других штаммов E.coli (Budrene & Berg, 1995). Очевидно, что эти принципиальные различия в системах метаболической регуляции родственных штаммов и видов являются значительно более вескими доказательствами специфичности метаболической регуляции, чем отмечавшиеся различия в индексах стимуляции (ИС) для препаратов АРК [Вахитов и др., 2000б;

2001].

Эксперименты на плотных питательных средах, помимо получения дополнительной информации о характере действия отдельных соединений, преследовали еще и цель изучения популяционных механизмов авторегуляции. В качестве альтернативных нами рассматривались два возможных варианта авторегуляции. Первый из них предполагал, что все биологически активные метаболиты, например все стимуляторы роста, в одинаковой степени выделяются всеми клетками и, накопившись в среде до определенной концентрации, стимулируют их рост.



Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 6 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.