Sphingomonas paucimobilis что это

Sphingomonas paucimobilis

GENERAL DESCRIPTION

Sphingomonas paucimobilis was initially known as CDC Group IIk, biotype 1, subsequently receiving its own taxonomic status in 1977, when it was named Pseudomonas paucimobilis (14). In 1990 the bacteria was placed into its own genus Sphingomonas and as the type strain of the genus (36). It shares biochemical properties, fatty acid content and DNA homology with species of Flavobaterium (27). The first infection under the name P. paucimobilis was reported in 1979 in a sailor who had developed a leg ulcer, and the organism was isolated in pure culture from the wound specimen (25). Subsequently, many more cases of infection with the organism were reported along with a number of persons colonized with the organism, without any identifiable disease (28). S. paucimobilis was originally regarded as the only representative of the Sphingomonas genus to be of clinical importance. However two other Sphingomonas spp. species – Sphingomonas mucosissima (2) and Sphingomonas adhesiva (28) have recently been implicated in infection.

Microbiology

S. paucimobilis is a yellow pigmented, aerobic, non-fermenting Gram-negative rod with a polar flagellum. The name «paucimobilis» derives from the fact that few bacteria are motile in broth culture. The organism can be cultured on a variety of non-selective media, including blood and chocolate agar, but not on McConkey or media selective for enterobacteria. It is both oxidase and catalase positive (27). It grows optimally at 30В°C, and also grows at 37В°C, but does not grow at 5В°C or 42В°C (21). Unlike other gram-negative rods, it lacks Lipopolysaccharide (LPS) in its outer capsule (14). Instead, it possesses at least two different kinds of sphingolipids (where its name derives from). These sphingolipids have a unique sphingoglycolipid with the long-chain base dihydrosphingosin, ubiquinone 10 (Q-10), and 2-hydroxymyristic acid (2-OH C14:0) and the absence of 3-hydroxy fatty acids (13). These are capable of inducing tumor necrosis factor (TNF), Interleukin (IL) 6, and IL-1 from mononuclear cells (14).

Epidemiology

S. paucimobilis can be widely found in the natural environment. It has been isolated from water, soil and other sources (27). It has frequently been isolated from hospital equipment (such as ventilators) and water sources (6). Many cases of infection with S. paucimobilis are due to contaminated solutions (9, 6, 18, 27). These solutions can include a wide range of substances including distilled water, haemodialysis fluid, and sterile drug solutions (10, 17, 26). These have led to both bloodstream (bacteraemia) and peritoneal infections. In many of these cases contamination of the product could happen at the manufacturing stage. There could potentially be many reasons for this, but one of the most important may be the ability of S. paucimobilis to pass through the 0.2 Ојm filters that are used for the terminal sterilisation of several medicinal products, e.g. sterile drug solutions (17). Investigations in our laboratory have also found that S. paucimobilis can penetrate 0.2 Ојm filters (1).

Other sources of infections have included mechanical ventilators such as in a Belgian neonatal intensive care unit were the source of tracheal colonization in 85 mechanically ventilated babies. The temperature probes of the ventilators were found to be the source of contamination, and proper sterilization of the probes was successful in eradicating the organism from the unit (16). In a pediatric ward, it has been isolated from the atomizer units of cool mist tents (5). In this instance, the atomizer units repeatedly grew S. paucimobilis during routine maintenance cultures despite decontamination and sterilization with sterile water. Further investigations revealed a leaking ice chamber that was thought to be responsible for the contamination. Fortunately, no human cases were reported and the cultures became sterile after the cooling ice was placed in plastic bags. In one Japanese hospital, water obtained from a reverse osmosis system, as well as from an ultra-filtration unit tested positive for S. paucimobilis, and the level of contamination was higher than that in tap water from the same hospital. Further studies showed a correlation between the chlorine level in the water and the amount of growth of this organism, suggesting that chlorination of the water may have some inhibitory effect on its growth (22). The organism has also been grown in low numbers from dialysis water, although no infection was reported around the time of isolation of the organism (5, 17). In many cases of infection the aetiology of S. paucimobilis was unknown (28).

Clinical Manifestations

Initially S. paucimobilis was thought to be a non-pathogenic environmental isolate (6) however it has since been reported to cause a variety of infections. Cases have included wound infections, meningitis (18, 20), a case of septic shock in a burns patient (3), catheter associated bacteremia (19), ventilator associated pneumonia (19), splenic abscess (32), urinary tract infection, empyema (7) and several cases of bacteremia and peritonitis (6, 8, 18, 19, 31). There have also been cases of invasive infections such as meningitis and osteomyelitis (34). Most infected persons are immunocompromised having underlying co-morbid medical illnesses, and several have an indwelling catheter that required removal in about half the cases for a cure. No deaths have yet been reported in association with S. paucimobilis. It has been isolated from many patients with no signs or symptoms attributable to infection due to this organism (9). Four patients were reported to have the organism isolated from maxillary sinus irrigation, and the saline irrigation solution was found be to be the contaminated with the organism. None of the patients had clinical disease (9). A breakdown of the instances of S. paucimobilis infection can be seen in Table 1.

Laboratory Diagnosis

The laboratory diagnosis is made by culturing the organism in appropriate media. The specimen could be blood, other bodily fluids or tissue, as appropriate, depending on the clinical presentation. The existing Biochemical Identification commercial systems that are offered on the market, e.g. the autoSCAN-W/A, the bioMГ©rieux Vitek AutoMicrobic System or the bioMГ©rieux API 20NE, do not always give the most dependable identification for some genera and species, especially Gram-negative non-fermenting rods including S. paucimobilis, which is hard to identify using the above standard biochemical test kits (33). No species specific PCR primers exist for S. paucimobilis however both genus specific PCR primers and a selective media for Sphingomonas species is available (37).

Pathogenesis

It does not display the virulence typically associated with other pseudomonads and this has been attributed to the lack of the typical LPS capsule (18). A recent study has identified several virulence genes in the genome of S. paucimobilis. that have similarity to those of Pseudomonas aeruginosa including Pyoverdine and Pyochelin (sidephores-iron chelating agents), alginate genes (alginate, an anionic polysaccharide, can have antiphagocytosis activity), Rhamnolipid (a biosurfactant), Phospholipase C (a toxin), several Protease genes (Alkaline protease and LasA and LasB) and several genes involved in adherence such as flagella genes and Type IV pili genes (30). The effects the protein products of these genes might have in vivo is unknown.

SSUSCEPTIBILITY IN VITRO AND IN VIVO

Single Drug

In vitro susceptibility testing has shown that most strains of S. paucimobilis are susceptible to ampicillin, carbenicillin, ceftizoxime, cefotaxime, fluoroquinolones and trimethoprim/ sulfamethoxazole. It is usually resistant to piperacillin, first generation cephalosporins, cefmetazole and cefoperazone (19, 36). Unfortunately only one large scale study with 29 S. paucimobilis isolates has been carried out (Results can be seen in Table 2). No antibiotic resistance mechanisms have yet been elucidated for S. paucimobilis.

Combinations of Antimicrobials

There is no data available on combination therapy with two or more agents. Given the low mortality from this organism, combination therapy is not warranted in most patients.

ANTIMICROBIAL THERAPY

Drug of Choice

Infections due to S. paucimobilis have not been associated with mortality. Only one death was noted in all the reported cases, and the patient died due to Candida and P. aeruginosa bacteremia. Because of the limited number of cases, assessment of attributable mortality is difficult. Similarly, randomized, controlled trials of treatment are not possible. From the case reports and small case series, it appears that the patients recover, even if the initial therapy is with antibiotics to which the organism is subsequently found to be resistant. Fluoroquinolones, third generation cephalosporins, and carbapenems seem to have excellent activity, and each may be used as initial therapy (2, 21, 17). As with all infections, patients must be carefully monitored for response, and care providers should be aware of local antibiotic susceptibility patterns. Therapy should be adjusted when the susceptibility results are available, or if the patient fails to respond to initial therapy. The organism has variable susceptibility to aminoglycosides, and was reported to be resistant to aztreonam and piperacillin in one report (15).

A study carried out on an outbreak of S. paucimobilis in a pediatric hospital the carbapenem group of antibiotics was found to be the most effective in treating a range of infections (4). The drug of choice may be a fluoroquinolone because of the susceptibility patterns and ease of administration. Levofloxacin in a dose of 500 mg per day for 2 weeks, or ciprofloxacin 500 mg twice a day for 2 weeks are good choices. Other newer fluoroquinolones may be substituted based on local availability or cost. Alternatively, a third generation cephalosporin such as cefotaxime in a dose of 1 gram every 8 hours, or a carbepenam such as imipenem in the dose of 500 mg every six hours may be used. Piperacillin-tazobactam (150 mg/kg/day) may also be effective (23).

Combination Therapy

There is no good data on combination therapy with two drugs for S. paucimobilis.

ADJUNCTIVE THERAPY

The removal of infected catheters or medical devices is indicated in many patients. The case for removal of such catheters and devices has to be individualized, based on the need and utility of the catheter or device and the risk of ongoing infection. No controlled trials have been performed to answer this question specifically. It would seem prudent to remove such devices in patients who are very sick and those who do not respond promptly to initial antimicrobial therapy.

ENDPOINTS FOR MONITORING THERAPY

Success of therapy is measured by clinical resolution of infection. Negative blood cultures in bacteremic patients document bacteriologic cure. The need for repeat cultures in patients who have responded well to therapy has not been studied for this organism.

VACCINES

There are no available vaccines for this organism.

PREVENTION OR INFECTION CONTROL MEASURES

As with all other infections, universal precautions must be followed.

CAVEATS

There are no controlled trials of therapy for S. paucimobilis. All of the recommendations contained in this chapter are based on the results of in vitro susceptibility studies, case studies, and anecdotal reports.

COMMENTS

S. paucimobilis is a frequently encountered organism in the environment. It contaminates water supplies and hospital equipment. In addition to the occasional propensity to cause human disease, it is implicated in microbial influenced corrosion of water pipes. Because of their ability to accumulate copper in their cell walls, Sphingomonas spp. can bind to copper in the copper containing water pipes, facilitating an anodic reaction and corrosion of copper (35). Heating the water to 64В°C decreases these reactions and microbial growth, as does low concentrations of antibiotics like cefoxitin, in the circulating water (35).

Sphingomonas spp. show antagonism to some plant pathogens, such as the fungus Verticillium dahliae, which affects several commercial plant species. Several Sphingomonas species have been recovered from sub-surface tunnels, where they may account for up to 11% of the culturable bacteria. Many species (though not S. paucimobilis) can degrade toluene, naphthalene, benzoate and other refractory environmental contaminants, suggesting a potential role in ecological clearance of such materials, including use for oil spills (35). More research is needed to determine how much of a threat S. paucimobilis can be clinical situations.

REFERENCE

1. Adley C, Ryan M, Pembroke J, Saieb F. Ralstonia pickettii: biofilm formation in high-purity water. Biofilms: persistence and ubiquity. 2005. p. 261-71.

2. Angelakis E, Roux V, Raoult D. Sphingomonas mucosissima Bacteremia in Patient with Sickle Cell Disease. Emerg Infect Dis. 2009;15:133-4. [PubMed]

3.Baddour LM, Kraus AP, Jr., Smalley DL. Peritonitis due to Pseudomonas paucimobilis during ambulatory peritoneal dialysis. South Med J 1985 ;78:366. [PubMed]

4. Bayram N, Devrim İ, Apa H, GГјlfidan G, TГјrkyılmaz HN, GГјnay İ. Sphingomonas Paucimobilis Infections in Children: 24 Case Reports. Mediterr J Hematol Infect Dis. 2013;5:e2013040. [PubMed]

5.Calubiran OV, Schoch PE, Cunha BA. Pseudomonas paucimobilis bacteraemia associated with haemodialysis. J Hosp Infect. 1990;15:383-388. [PubMed]

6.Casadevall A, Freundlich LF, Pirofski L. Septic shock caused by Pseudomonas paucimobilis. Clin Infect Dis. 1992;14:784. [PubMed]

7. Cover TL, Appelbaum PC, Aber RC. Pseudomonas paucimobilis empyema after cardiac transplantation. South Med J. 1988;81:796-798. [PubMed]

8.Dale BA, Williams J. Pseudomonas paucimobilis contamination of cool mist tents on a paediatric ward. J Hosp Infect. 1986 ;7:189-192. [PubMed]

9.Faden H, Britt M, Epstein B. Sinus contamination with Pseudomonas paucimobilis: a pseudoepidemic due to contaminated irrigation fluid. Infect Control. 1981;2:233-235. [PubMed]

10. Glupczynski Y, Hansen W, Dratwa M, Tielemans C, Wens R, Collart F, Yourassowsky E. Pseudomonas paucimobilis peritonitis in patients treated by peritoneal dialysis. J Clin Microbiol. 1984;20:1225-6. [PubMed]

11. Hajiroussou V, Holmes B, Bullas J, Pinning CA. Meningitis caused by Pseudomonas paucimobilis. J Clin Pathol 1979;32:953-955. [PubMed]

12.Hsueh PR, Teng LJ, Yang PC, Chen YC, Pan HJ, Ho SW, Luh KT. Nosocomial infections caused by Sphingomonas paucimobilis: clinical features and microbiological characteristics. Clin Infect Dis 1998;26:676-681. [PubMed]

13.Kawahara K, Matsuura M, Danbara H. Chemical structure and biological activity of lipooligosaccharide isolated from Sphingomonas paucimobilis, a Gram-negative bacterium lacking usual lipopolysaccharide. Jpn J Med Sci Biol. 1990;43:250. [PubMed]

14.Krziwon C, Zahringer U, Kawahara K, Weidemann B, Kusumoto S, Rietschel ET, Flad HD, Ulmer AJ. Glycosphingolipids from Sphingomonas paucimobilis induce monokine production in human mononuclear cells. Infect Immun 1995;63:2899-2905. [PubMed]

15.Lee JU, Kim JK, Yun SH, Park MS, Lee NE, Sun IO, Lee KY. A case of peritoneal dialysis-associated peritonitis caused by Sphingomonas paucimobilis. Kidney Res Clin Pract 2013;32:78-80

16.Lemaitre D, Elaichouni A, Hundhausen M, Claeys G, Vanhaesebrouck P, Vaneechoutte M, Verschraegen G. Tracheal colonization with Sphingomonas paucimobilis in mechanically ventilated neonates due to contaminated ventilator temperature probes. J Hosp Infect 1996;32:199-206. [PubMed]

17.Maragakis LL, Chaiwarith R, Srinivasan A, Torriani FJ, Avdic E, Lee A, Ross TR, Carroll KC, Perl TM. Sphingomonas paucimobilis bloodstream infections associated with contaminated intravenous fentanyl. Emerg Infect Dis. 2009;15:12-8. [PubMed]

18.Martino R, Gomez L, Pericas R, Salazar R, Sola C, Sierra J, Garau J. Bacteraemia caused by non-glucose-fermenting gram-negative bacilli and Aeromonas species in patients with haematological malignancies and solid tumours. Eur J Clin Microbiol Infect Dis. 2000;19:320-323. [PubMed]

19.Martino R, Martinez C, Pericas R, Salazar R, Sola C, Sierra J, Garau J. Bacteremia due to glucose non-fermenting gram-negative bacilli in patients with hematological neoplasias and solid tumors. Eur J Clin Microbiol Infect Dis. 1996;15:610-615. [PubMed]

20.Mitrani-Schwartz A, Schoch P, Cunha BA. Pseudomeningitis caused by Pseudomonas paucimobilis. Heart Lung. 1991;20:305-307. [PubMed]

21.Morrison AJ, Jr., Shulman JA. Community-acquired bloodstream infection caused by Pseudomonas paucimobilis: case report and review of the literature. J Clin Microbiol. 1986;24:853-855. [PubMed]

22.Oie S, Oomaki M, Yorioka K, Tatsumi T, Amasaki M, Fukuda T, Hakuno H, Nagano K, Matsuda M, Hirata N, Miyano N, Kamiya A. Microbial contamination of ‘sterile water’ used in Japanese hospitals. J Hosp Infect. 1998;38:61-65. [PubMed]

24.Pascale R, Russo E, Esposito I, Leone S, Esposito S. Sphingomonas paucimobilis osteomyelitis in an immunocompetent patient. A rare case report and literature review. New Microbiol. 2013;36:423-6. [PubMed]

25.Peel MM, Davis JM, Armstrong WL, Wilson JR, Holmes B. Pseudomonas paucimobilis from a leg ulcer on a Japanese seaman. J Clin Microbiol. 1979;9:561-564. [PubMed]

26.Phillips G, Fleming LW, Stewart WK, Hudson S. Pseudomonas paucimobilis contamination in haemodialysis fluid. J Hosp Infect. 1991;17:70-71. [PubMed]

27.Reina J, Bassa A, Llompart I, Portela D, Borrell N. Infections with Pseudomonas paucimobilis: report of four cases and review. Rev Infect Dis 1991;13:1072-1076. [PubMed]

28.Ryan MP, Adley CC. Sphingomonas paucimobilis: a persistent Gram-negative nosocomial infectious organism. J Hosp Infect. 2010;75:153-7. [PubMed]

29.Sader HS, Jones RN. Antimicrobial susceptibility of uncommonly isolated non-enteric Gram-negative bacilli. Int J Antimicrob Agents. 2005;25:95-109. [PubMed]

30.Saeb ATM, David SK, Al-Brahim H, Saeb ATM, David SK, Al-Brahim H. In Silico Detection of Virulence Gene Homologues in the Human Pathogen Sphingomonas Spp. Evolutionary Bioinformatics. 2014;10 (Supplementary File 20710):229-38. [PubMed]

31.Slotnick IJ, Hall J, Sacks H. Septicemia caused by Pseudomonas paucimobilis. Am J Clin Pathol. 1979;72:882-884. [PubMed]

32.Studemeister AE, Beilke MA, Kirmani N. Splenic abscess due to Clostridium difficile and Pseudomonas paucimobilis. Am J Gastroenterol. 1987;82:389-390. [PubMed]

33.Sung LL, Yang DI, Hung CC, Ho HT. Evaluation of autoSCAN-W/A and the Vitek GNI+ AutoMicrobic System for Identification of Non-Glucose-Fermenting Gram-Negative Bacilli. J Clin Microbiol. 2000;38:1127-30. [PubMed]

34.Tai ML, Velayuthan RD. Sphingomonas paucimobilis: an unusual cause of meningitis-case report. Neurol Med Chir (Tokyo). 2014;54:337-40. [PubMed]

35.White DC, Sutton SD, Ringelberg DB. The genus Sphingomonas: physiology and ecology. Curr Opin Biotechnol. 1996;7:301-306. [PubMed]

36.Yabuuchi E, Yano I, Oyaizu H, Hashimoto Y, Ezaki T, Yamamoto H. Proposals of Sphingomonas paucimobilis gen. nov. and comb. nov., Sphingomonas parapaucimobilis sp. nov., Sphingomonas yanoikuyae sp. nov., Sphingomonas adhaesiva sp. nov., Sphingomonas capsulata comb. nov., and two genospecies of the genus Sphingomonas. Microbiol Immunol. 1990 ;34:99-119. [PubMed]

37.Yim M-S, Yau YC, Matlow A, So JS, Zou J, Flemming CA, Schraft H, Leung KT. A novel selective growth medium-PCR assay to isolate and detect Sphingomonas in environmental samples. J Microbiol Methods. 2010;82:19-27. [PubMed]

Источник

Сфингомонады была определена в 1990 году как группа Грамотрицательный, стержневидный, хемогетеротрофный, строго аэробный бактерии. Они обладают убихинон 10 в качестве основного респираторный хинон, содержать гликосфинголипиды (GSL), в частности керамид, [2] вместо липополисахарид (LPS) в их клеточных оболочках и обычно образуют колонии с желтым пигментом. [3]

К 2001 г. в род насчитывалось более 20 видов, весьма разнообразных по своему составу. филогенетический, экологические и физиологические свойства. Как результат, Сфингомонады подразделялся на разные роды: Сфингомонады, Сфингобиум, Новосфингобиум, Сфингозиницелла, и Сфингопиксис. Эти роды обычно называются сфингомонадами. Сфингомонады широко распространены в природе, будучи изолированными из множества различных наземных и водных местообитаний, а также из корневой системы растений, клинических образцов и других источников; это связано с их способностью выживать при низких концентрациях питательных веществ, а также метаболизировать самые разные источники углерода. Многочисленные штаммы были изолированы из окружающей среды, загрязненной токсичными соединениями, где они демонстрируют способность использовать загрязнители в качестве питательных веществ. [3]

Некоторые сфингомонады (особенно Sphingomonas paucimobilis) также играют роль в развитии заболеваний человека, в первую очередь вызывая ряд нозокомиальный, не опасный для жизни инфекции которые обычно легко лечатся антибиотик терапия. [4] [5]

Благодаря их биоразлагаемый и биосинтетический возможности, сфингомонады использовались для широкого спектра биотехнологических приложений, начиная с биоремедиация загрязнителей окружающей среды для производства внеклеточных полимеров, таких как сфинганы (например., геллан, Welan, и рамзан) широко используется в пищевой и других отраслях промышленности. [6] Короче углевод часть GSL по сравнению с LPS приводит к тому, что поверхность клетки становится более гидрофобный чем у других грамотрицательных бактерий, вероятно, составляя оба Сфингомонады чувствительность к гидрофобным антибиотики и его способность деградировать гидрофобный полициклические ароматические углеводороды. [3] Один напряжение, Сфингомонады sp. 2MPII, может ухудшить 2-метилфенантрен. [7] В мае 2008 года 16-летний канадец Дэниел Бурд выиграл Общеканадская научная ярмарка в Оттаве, обнаружив, что Сфингомонады может ухудшить более 40% веса пластиковых пакетов (Полиэтилен) менее чем за три месяца. [8]

А Сфингомонады sp. штамм BSAR-1, проявляющий высокую активность щелочная фосфатаза (PhoK) также подавалось на биопреципитация из уран из щелочных растворов. Способность к осаждению повышалась за счет сверхэкспрессии белка PhoK в Кишечная палочка. Это первое сообщение о биологическом осаждении урана в щелочных условиях. [9]

Источник

БИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МОРСКИХ ПСЕВДОМОНАД, ВЫДЕЛЕННЫХ ИЗ РАЙОНОВ С РАЗНОЙ СТЕПЕНЬЮ АНТРОПОГЕННОЙ НАГРУЗКИ

Известна их широкая приспособляемость к условиям среды и жизнестойкость. Они обладают широким спектром ферментов и плазмид способствующих в приспособлении их к изменяющимся условиям существования. Известно, что псевдомонады способны продуцировать широкий спектр вторичных метаболитов, в том числе антибиотиков.

Бактерии этого рода способны выдерживать мощный антропогенный пресс. Загрязнение водоемов химическими токсическими соединениями, в том числе с мутагенным и генотоксическим действием, влияет не только на состав микробных ценозов, но и приводит к изменениям в генетическом аппарате и соответственно эколого-физиологических свойств собственно микроорганизмов (Цыбань, 2000).

Экологические и эпидемиологические последствия этих изменений еще не определены, но можно предположить, что генетические перестройки способствуют адаптации к химическим элементам и определяют искусственную микроэволюцию микроорганизмов. Подобные приспособления могут сопровождаться приобретением микроорганизмами признаков, представляющих опасность для гидробионтов, наземных организмов и человека.

Поэтому цельюданной работы является: изучение патогенных свойств бактерий рода Pseudomonas, выделенных из морской среды с разной степенью загрязнения.

Для достижения этой цели необходимо выполнить следующие задачи:

Выделить штаммы микроорганизмов рода Pseudomonas из районов с разной степенью антропогенного пресса.

Исследовать патогенные свойства выделенных штаммов псевдомонад.

Дать сравнительную характеристику факторов патогенности псевдомонад, выделенных из районов с разной степенью антропогенного загрязнения.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Классификация и краткая характеристика отдельных видов бактерий рода Pseudomonas

1.1.1 Классификация

Классификация семейства Pseudomonadaceae в последние годы претерпела значительные изменения. Современная классификация псевдомонад основана на методах молекулярной гибридизации и куль-туральных особенностях микроорганизмов. Некоторые бактерии рода Pseudomonasсравнительно недавно получили новое наименование — Burkholderia.

Современная и предшествующая классификация представителей семейства Pseudomonadaceae в сокращенном варианте представлены в табл.1. (Сидоренко и др., 1999).

Современная классификация (по гомологии рРНK [2, 3])

Род Pseudomonas (I группа)

Pseudomonas pseudoalcaligenes и др.

Pseudomonas pseudoalcaligenes и др.

Род Burkholderia (II группа)

Burkholderia cepacia и др.

Pseudomonas cepacia и др.

Род Comamonas (III группа)

Comamonas terrigena и др.

Pseudomonas terrigena и др.

Род Brevundimonas (IV группа)

Род Stenotrophomonas (V группа)

Роды с неясной рРНK гомологией

Псевдомонады неизвестной гомологии

В последнее десятилетие появились фундаментальные исследования, касающиеся таксономической характеристики отдельных групп и видов бактерий рода Pseudomonas. В этих работах подробно описываются различные морфологические, культуральные и физиолого-биохимические признаки некоторых групп, видов или отдельных представителей бактерий этого рода. Представлена таксономическая характеристика 202 штаммов, относящихся к 28 видам псевдомонад. Эти бактерии были разделены на три группы на основании характеристики образуемых ими пигментов.

Флуоресцирующие бактерии. Эта группа объединяет представителей 12 видов бактерий. Все они синтезируют водорастворимые флуоресцирующие пигменты от желто-зеленого, до оранжевого оттенка. Некоторые из них образуют синий пигмент, нерастворимый в воде. Бактерии этой группы активно разлагают углеводы. При росте на средах с гексозами образуют кислоты; на средах с лактозой и крахмалом не развиваются. Потребляют органические кислоты, растут на средах с ароматическими соединениями; аэробы. Восстанавливают нитраты до нитритов. Сероводород и индол не образуют. Распространены в воде, почве, сточных водах.

Ахромогенные бактерии. В эту группу входят бактерии, которые не синтезируют пигментов. Используют сахара, органические кислоты. Восстанавливают нитраты до нитритов. Сероводород и индол не образуют. Выделены из пищевых продуктов (пива, мяса).

Хромогенные бактерии. Эта группа объединяет бактерии 6 видов, выделенных из почвы. Фитопатогенных форм среди них нет. Все бактерии образуют желтый пигмент, нерастворимый в воде; аэробы, восстанавливают и потребляют нитраты, гидролизуют крахмал, образуют сероводород и индол.

Результаты, полученные при сравнении способности использовать различные углеродные соединения, подтверждают правильность разделения бактерий рода Pseudomonas на три группы по признакам пигментации. Все штаммы, отнесенные к флуоресцирующей группе, имеют общие свойства: подкисляют среду при использовании глюкозы, потребляют глюконат, разлагают ароматические соединения, обладают высокой активностью фермента цитохромоксидазы. Всех этих свойств у бактерий, отнесенных к ахромогенной и хромогенной группам, обнаружено не было. Следовательно, существует явная корреляция между характером углеводного обмена бактерий рода Pseudomonas и их пигментацией.

Существует так же таксономическое разделение на группы бактерий рода Pseudomonas на основе их физиолого-биохимических свойств. Изучено 267 штаммов, принадлежащих к 10 видам. Значительная часть таксономических данных была получена путем применения метода, предложенного Дюреном де Йонгом (1926), который заключался в детальном изучении пищевых потребностей у большого количества бактерий. У каждого штамма изучали способность использовать в качестве единственного источника углерода и энергии 146 органических соединений. Были изучены углеводы, жирные кислоты, органические кислоты, спирты, ароматические соединения, не содержащие азота в кольце, а также углеводороды.

Кроме того, исследовались: потребность бактерий в источниках азота, ростовых факторах, способность к денитрификации и другие физиолого-биохимические признаки.

Цитологические наблюдения включали исследования размера клеток, характера жгутикования, окраску по Граму, образование включений и т. п.

Полученные данные позволили разделить бактерии рода Pseudomonas на три группы: флуоресцирующую, кислотоиспользующую и щелочеобразующую.

В группу флуоресцирующих бактерий включены бактерии, относящиеся в основном к трем видам (Ps. aeruginosa, Ps. fluorescens, Ps. putida), и несколько представителей других видов. Все они синтезируют водорастворимый желто-зеленый флуоресцирующий пигмент, используют нитраты или соли аммония как источники азота, не образуют поли-β-масляную кислоту в качестве резервного материала в клетках.

Эта группа бактерий делится на семь различных биотипов в зависимости от некоторых специфических признаков: способности синтезировать пигменты феназинового типа, образовывать леван из сахарозы, а также по наличию сильных денитрифицирующих свойств.

Кислотоиспользующие бактерии не синтезируют пигментов; они аэробы, лофотрихи. Все образуют в клетках поли-β-оксимасляную кислоту в качестве резервного материала. Кроме этих признаков, описаны некоторые другие свойства, характерные для определенных штаммов, а не для групп бактерий (Колесникова, 1974).

1.1.2 Характеристика представителей различных видов псевдомонад

Классический представитель рода Pseudomonas. Выраженный хемоорганотроф, строгий аэроб. Основной возбудитель инфекционных поражений человека.

Распространена повсеместно, ее выделяют из почвы, воды, с растений и от животных (водных или обитающих в ареалах с повышенной влажностью). Вода имеет значение в циркуляции бактерии, в ней она может выживать до года (при 37 о С), в том числе во многих растворах, применяемых в практической медицине. Иногда входит в состав нормальной микрофлоры человека.

По сравнению с другими видами псевдомонад эти формы наиболее интенсивно исследуются бактериологами, изучающими патогенную группу, и фитопатологами.

Бактерии Ps. aeruginosa обладают особым разнообразием свойств, но, в то же время, у них отмечаются характерные общевидовые морфологические и физиологические признаки. Клетки бактерий представляют собой мелкие палочки (1,0-1,5 × 0,5 мкм), одиночные или соединенные в пары; имеют один-два, редко три полярно расположенных жгутика, грамотрицательные. Растет в широком диапазоне температур (4-42 о С). Хорошо растет на простых питательных средах в аэробных условиях при температуре 30-37С. Характерная особенность – образование слизи. Среди этих бактерий встречаются подвижные и неподвижные формы.

Сильно выражена протеолитическая активность. Разжижают желатин, свертывают сыворотку крови, гидролизуют казеин; утилизируют гомоглобин. Синтезируют гиалуронидазу; нитраты восстанавливают до нитритов и далее до молекулярного азота.

Низкая сахаролитическая активность; окисляют только глюкозу с образованием глюконовой кислоты.

Культуры образуют синий флуоресцирующий пигмент, в состав которого входят пиоцианин; зеленый пигмент – флюоресцеин. Некоторые штаммы могут синтезировать и другие пигменты – пиорубин (красный), пиомеланин (черно-коричневый), L-оксифеназин (желтый). Качественный состав пигментов и их количественный набор зависят от условий культивирования, немалое значение имеет и экологический фактор.

Повсеместно распространенный организм, экология и эпидемиология которого имеет много общего с таковыми у Pseudomonasaeruginosa, но проявляющий меньшую вирулентность.

Подвижная полиморфная палочка, снабженная 3-8 полярно расположенными жгутиками (лофотрихи).

Окисляет глюкозу, лактозу, мальтозу и маннит. По Граму часто окрашивается биполярно. Выделение требует рпименение селективных сред; температурный оптимум 30 о С; на кровяном агаре с полимиксином В образует выпуклые мутные маслянистые беловато-серые колонии. Некоторые штаммы синтезируют метиламин, придающий культурам сладковатый запах. Возможно образование желтого или зеленоватого нефлюорисцирующего феназинового пигмента, растворимого в воде и хлороформе (Покровский и др., 1999).

Возбудитель сапа – инфекционного заболевания человека и животных.

Бактерии не устойчивы к действию факторов внешней среды; прямой солнечный свет убивает его за 24 часа. Термолабилен.

Тонкие, слегка изогнутые палочки с закругленными концами размером от 0,5-1 до 2-3 мкм. Склонны к полиморфизму (образование более мелких форм либо цепочек). Неподвижны. Не образуют спор. Строгий аэроб.

Растет на простых средах, температурный оптимум 37 о С, pH 6,5-7,2. Хорошо переносит низкие температуры. Образует плоские полупрозрачные колонии. Пигментообразование возможно только на картофельной среде.

Некоторые штаммы разлагают глюкозу, манит, левулезу, глицерин с синтезированием кислоты без газа; не восстанавливают нитраты. Молоко свертывают медленно, не пептонизируют его. Синтезируют H₂S и аммиак на жидких средах; каталаза-положительны. Продуцирует эндотоксин.

Сравнительно не стойкие: погибают после кипячения, после высушивания. Не стойки к применению дезинфицирующих средств (Вольпе и др., 1967).

Возбудитель зоонозов, у человека вызывает мелиоидоз. Представляет собой грамотрицательную палочку размером от 0,5-1 до 2-6 мкм с закругленными концами и парным расположением в мазках. Иногда образует нитевидные формы. Обладает подвижностью, которая исчезает в старых культурах. 1-4 жгутика на одном или обоих концах палочки (Вольпе и др., 1967).

Характерным признаком является образование, которое напоминает капсулу; спор не образует.

Хорошо растет на обычных питательных средах. Факультативный аэроб. Температурный оптимум роста – 37 о С.

Утилизируют углеводы, аминокислоты, сложные спирты и ароматические соединения в качестве источников углерода и энергии, не образуют кислоты при сбраживании глюкозы (Вольпе и др., 1967).

Большинство штаммов разлагает глюкозу, лактозу, сахарозу, манит, мальтозу и дульцит, свертывает лакмусовое молоко, пептонизирует его, разжижает желатин, растворяет яичный белок. Протеолитические свойства выражены сильнее, чем у mallei. Продуцирует каталазу, не образует сероводорада и индола. Ферментативная активность отдельных штаммов резко варьирует.

В фильтрате старых бульонных культур содержится токсическое вещество, сходное с эндотоксином. В составе токсина различают факторы: летальный, некротический, а также фактор, вызывающий отек и покраснение кожи. Экзотоксин не обнаружен. Вирулентные свойства палочки мелиоидоза являются довольно стойкими и сохраняются годами при пересевах на искусственных питательных средах (Покровский и др., 1999).

Грамотрицательные подвижные палочки размером 2-3·0,6-0,8 мкм, спор не образует. На агаризованной питательной среде из кислотного гидролизата рыбной муки на вторые сутки образуются плоские, матовые колонии диаметром 2-3 мм. В бульоне из кислотного гидролизата рыбной муки растет в виде пленки и равномерного помутнения.

Трансформирует ТНТ кометаболически в присутствии цитрата, сукцината.

Не патогенен (не вирулентен, не токсичен, токсигенностью не обладает).

Продуцирует биологические поверхностно-активные вещества (биосурфак-танты). Хорошо растет на богатых питательных средах на основе мясопептонного бульона и ферментативного гидролизата рыбной муки, на синтетических питательных средах, где в качестве источника углерода используются сахароза, пируват, меласса.

Другие виды псевдомонад

К виду Ps. aeruginosa близко примыкают бактерии Ps. schuilkilliensis, которые синтезируют сине-зеленый флуоресцирующий пигмент, диффундирующий в субстрат; температурный оптимум развития около 37 °С. Желатин разжижают медленно.

Культуры Ps. syncyanea образуют сине-зеленый флуоресцирующий пигмент. Желатин неразжижают, нитраты не восстанавливают; аэробы. Температурный оптимум развития около 25°С.

Ps. scissa. Клетки мелкие (1,0×0,3мкм, подвижные. Бактерии образуют желто-зеленый флуоресцирующий пигмент. Желатин не разжижают, молоко не изменяют, нитраты восстанавливают до нитритов; аэробы. Оптимум температуры роста около 27 °С. Эти псевдомонады были выделены из воды и почвы. К виду относятся 6 различных штаммов бактерий, обладающих сходными свойствами.

Ps. atlantica. Клетки мелкие, подвижные, с полярным жгутиком; колонии гладкие, блестящие. Культура энергично разжижает агар-агар и желатин, молоко пептонизирует, крахмал разлагает, нитраты не восстанавливает. Бактерии относятся к аэробам. Оптимальная температура роста около 25 °С. Эти псевдомонады были выделены из морской воды (Атлантический океан).

Ps. fluorescens. Мелкие палочки (1-2 × 6 мкм); подвижные; имеют 2-4 полярных жгутика. Бактерии грамотрицательные. Культуры бактерий образуют зеленовато-желтый флуоресцирующий пигмент, который проникает в субстрат. Представители этого вида не синтезируют пиоцианин; хорошо развиваются на органических и синтетических средах. Колонии бесцветные или белые, выпуклые, гладкие, блестящие. Характерной особенностью этого вида является внешняя микроструктура колоний: при малом увеличении микроскопа поверхность колоний имеет характерное сетчатое или ячеистое строение. В бульоне бактерии образуют муть и пленку. Желатин разжижают, молоко не свертывают, нитраты восстанавливают до нитритов, образуют кислоту на глюкозе и сахарозе; аэробы. Оптимальная температура роста около 25 °С. Бактерии часто встречаются в воде, почве, на разных растительных и животных субстратах; не патогенны для животных.

Особое место занимает вид Ps. aurantiaca. Описание морфологических, культуральных и некоторых физиологических свойств бактерий этого вида встречается в основном в работах советских исследователей. Клетки бактерий этого вида палочковидные, 2-3 × 0,6 мкм, подвижные, имеют на конце 2-5 жгутиков. Колонии на питательных средах окрашены в оранжевый или красно-желтый цвет, гладкие, блестящие, плоские или выпуклые. Пигмент диффундирует в субстрат. Культуры хорошо растут на обычных питательных средах; желатин разжижают, молоко пептонизируют. Кислоту образуют при росте на глюкозе, сахарозе, манните, глицерине. Нитраты не восстанавливают, крахмал не разлагают, аэробы. Оптимальная температура роста около 25 °С. В состав оранжевого пигмента входит несколько веществ различной химической природы.

Ps. stutzeri. Грамотрицательные бактерии. Распространены в почве, воде и больничной среде. Растут в анаэробных условиях на средах, содержащих нитраты (образуют свободный азот), на средах с аммонием в качестве источника азота и ацетатом в качестве источника углерода, подвижны (монотрихи).

Ps. (Commamonas)acidovorans. Не выделяют кислоты при сбраживании глюкозы, подвижны (лофотрихи).

Ps. diminuta. Проявляют слабую биохимическую активность, способны ферментировать первичные спирты с образованием кислоты, подвижны (монотрихи) (Красильников,1949).

1.2 Распространение и морфологические признаки бактерий рода Pseudomonas

1.2.1 Распространение псевдомонад

Бактерии рода Pseudomonas широко распространены в природе. Их можно встретить в воздухе, почве, морских и пресноводных водоемах, сточных водах и иле, нефти и на газовых месторождениях. Псевдомонады были обнаружены на пищевых продуктах, телах животных, растениях, а также в гнойных ранах и эксперементах больных млекопитающих. Такое распространение основано на способности усваивать самые разнообразные по природе соединения и расти в различных экологических условиях. Известна их широкая приспособляемость.

Сравнительное изучение псевдомонад, выделенных из почв и морской воды, показало, что морские виды отличаются большой галотолерантностью, баротолерантностью и строением клеточной стенки, в которой меньше гексазомина, чем у пресноводных штаммов (Мишустина, 1985).

Однако исследования различных ученых показали, что псевдомонады одного вида, выделенные из географически разделенных водоемов, отличаются по своим свойствам. Большое значение в минерализации органического вещества в почве имеют широко представленные в ней псевдомонады. Почвы различных типов и различных географических зон, в том числе и почвы Антарктиды содержат представителей этого рода (Рубан, 1986).

Псевдомонады являются обычным компонентом ризосферы растений. Многие виды псевдомонад развиваются на поверхности высших растений, часто они являются фитопатогенными (Рубан, 1986).

В пластовых водах нефтяных месторождений, а так же в почвах, загрязненных нефтью, найдены псевдомонады.

Рудные месторождения пригодны для развития псевдомонад, которые принимают участие в превращении минералов. Используя низкие концентрации органических веществ, присутствующих в месторождении, они выделяют органические и аминокислоты и другие вещества и тем способствуют растворению и выносу минералов и их компонентов (Каравайко и др., 1979). Горячие источники тоже могут служить местом обитания псевдомонад.

Широкая распространенность псевдомонад обеспечивает их способность развиваться в самых различных условиях в природе, используя самые разные соединения углерода и азота в энергетическом и конструктивном обмене. Различия в физиологии отдельных видов псевдомонад позволяют отдельным представителям этого рода расти или сохранять жизнеспособность и в экстремальных условиях.

1.2.2 Морфология и строение

По Красильникову, бактерии рода Pseudomonas монолитны по морфологическим и очень разнообразны по культуральным и физиологическим признакам.

Клетки многих видов подвижны, особенно в молодых культурах. Органами движения являются жгутики. У большинства видов этого рода жгутики полярные, одиночные, лишенные чехла. Некоторые виды обладают полярно расположенным пучком жгутиков (Ps. viridiflava). У многих видов жгутики одеты в чехлы. Иногда жгутики располагаются латерально, и тогда они короче, чем полярные. У старых культур латеральный жгутик иногда заменяется полярным. Ps. mallei не имеет жгутиков и относится к роду Pseudomonas на основании других признаков. Жгутики псевдомонад обычно превышают длину клетки в несколько раз и различаются по диаметру (Рубан, 1986).

Кроме жгутиков у морских псевдомонад на поверхности имеются трубчатые отростки – шипы (спины) длиной 1 – 3 мкм и диаметром 65 нм.

У многих псевдомонад на поверхности клеток имеются тонкие прямые реснички – фимбрии или пили. Иногда они располагаются по всей поверхности клеток, но у многих видов они расположены полярно.

Оболочка клеток псевдомонад состоит из девяти слоев, в которые входит внешняя мембрана толщиной 7 нм, мукопептидный слой, толщиной до 9 нм, периплазма и цитоплазматическая мембрана, толщиной 7 нм.

Толщина клеточной оболочки у псевдомонад может меняться под влиянием внешних факторов и быть различной у разных штаммов. Состав липополисахаридов не влияет на строение клеточной стенки.

Химический состав клеточной стенки бактерий постоянен и, как правило, не изменяется на различных стадиях развития культуры или при возникновении мутаций. Поэтому он является признаком для таксономической характеристики рода. Например у псевдомонад процент Г + Ц (гуанин + цитозин) в ДНК колеблется в пределах 58-69%.

Цитоплазма – содержимое клетки, не является гомогенным белковым раствором, а пронизана мембранными и тубулярными структурами. В ней находятся рибосомы и нуклеоид.

Лизосомы относятся к спиральному типу и локализованы в области клеточного деления или у полюсов клетки.

В цитоплазме находятся включения запасных веществ в виде капель и гранул (Рубан, 1986).

Колонии бактерий очень разнообразны: слизистые и пастообразные, выпуклые и плоские, крупные и мелкие. У многих видов отмечается внутренняя структура колоний. Если их рассматривать в микроскопе при малом увеличении, то в одних случаях можно обнаружить мелкозернистую колонию; в других — ячеистую, напоминающую соты; в третьих — колонии в виде мелких комочков или зерен.

Большинство видов имеет колонии без внутренней структуры — под микроскопом они выглядят как однородная гомогенная масса. Цвет колоний желтый, оранжевый, белый, иногда они опалесцируют.

Культуры различаются между собой способностью разлагать белки, использовать углевод, расщеплять крахмал, клетчатку, углеводороды, соединения ароматического ряда и другие сложные по составу вещества.

Большинство бактерий рода Pseudomonas обладает гетеротрофным типом обмена веществ, т. е. для построения тела им требуется готовое органическое вещество. Биосинтетические процессы при этом осуществляются за счет обмена окислительного типа, где кислород является конечным акцептором электронов, перенос которых связан с системой цитохромов. Некоторые представители этого рода могут существовать за счет анаэробного нитратного дыхания, другие используют энергию окисления водорода. Многие виды псевдомонад образуют пигменты, различные по окраске и химической природе; некоторые синтезируют витамины, антибиотики, токсины.

Среди представителей бактерий рода Pseudomonas есть формы, токсичные для животных организмов (патогенные бактерии). Имеется также немало фитопатогенных видов, поражающих растения (Смирнов и др., 1990).

1.3 Влияние различных факторов среды на размножение бактерий

Важнейшей физиологической особенностью микроорганизмов является их способность адаптироваться к различным условиям окружающей среды – низкой температуре и высокому давлению, повышенной концентрации солей и различным токсическим веществам неприродного происхождения и т.д.

Большинство факторов внешней среды оказывают решающее влияние на характер метаболизма клетки, в первую очередь, действуя на скорость различных ферментативных реакций или целостность клеточной организации. Изменение этих факторов неизбежно приводит к перестройке клетки, как единой функционирующей системы, и время, требуемое для такой перестройки, является периодом адаптации.

Основными из этих факторов среды являются:

2) концентрация водородных ионов;

3) окислительно-восстановительный потенциал;

4) состав газовой фазы;

5) осмотическое и гидростатическое давление;

6) ионная сила жидкой фазы;

7) уровень радиации

Микроорганизмы обладают способностью нормально функционировать в относительно широком диапазоне изменений этих факторов окружающей среды. Однако для любого из этих факторов имеются экстремальные точки, приближение к которым приводит к угнетению жизнедеятельности, а достижение вызывает гибель данного микроорганизма.

1.3.1 Влияние температуры на рост псевдомонад

Температурные границы для развития большинства видов псевдомонад довольно широки (4 – 43 0 С). Многие виды этого рода являются мезофилами и развиваются при 27-30 0 С. Но встречаются темофильные и психрофильные штаммы (некоторые развиваются даже при отрицательных температурах). Последние обладают большой устойчивостью процесса синтеза белка к низким температурам и высокой активностью гидролитических ферментов (Рубан, 1986).

Не обладая способностью образовывать покоящиеся формы типа спор, цист, псевдомонады выдерживают длительное обезвоживание без потери жизнеспособности.

1.3.2 Влияние гидростатического давления на рост псевдомонад

При изучении действия гидростатического давления в 686,8*10 5 Па на бактерии было установлено, что синтез белка осуществляется или задерживается в этих условиях у разных микроорганизмов независимо от их места обитания, физиологической или таксономической группы. На способность синтезировать белок в большей или меньшей степени при высоком гидростатическом давлении влияет количество 30 S рибосом (Рубан, 1986).

При культивировании в условиях высокого гидростатического давления баротолерантный штамм Ps. аeruginosa, выделенный из Курило-Камчатской впадины, образует внеклеточные кето- и аминокислоты. Скорость роста и синтеза белка падают по мере повышения давления. При нормальном 1,01*10 5 Па давлении в культуральной жидкости накапливается аланин, при 202*10 5 Па в среду выделяется валин, при 505*10 5 Па аминокислоты не накапливались. При всех испытанных давлениях в среду выделялись пировиноградная, 2-кетоглютаровая и щавелевоуксусная кислоты.

1.3.3 Влияние кислорода на развитие псевдомонад

Псевдомонады строго аэробны, за исключением видов, способных осуществлять процесс денитрификации, при котором нитраты являются для них конечным акцептором электронов.

Облигатная аэрофильность многих представителей псевдомонад обуславливает их развитие в поверхностных слоях воды естественных водоемов.

Рост и дыхание клеток псевдомонад имеют собственные пороговые значения концентраций растворенного кислорода. Замедление роста культур многих видов псевдомонад замедляется при снижении концентрации растворенного кислорода на 30-50% от насыщения, а критическая концентрация в среде для дыхания составляет 11-17% от насыщения. Следовательно, критическая концентрация кислорода для роста выше, чем для дыхания, в 2 – 3 раза.

В некоторых случаях можно заменить кислород воздуха такими «концентраторами кислорода», как перекись водорода.

Многие микроорганизмы при переходе в стационарную фазу роста обнаруживают цианидрезистентное дыхание. Так как обычное дыхание и потребление кислорода резко подавляется цианидом, для объяснения этого явления были предприняты исследования, показавшие, что цианид не подавляет специфическую оксидазу, локализованную в цитоплазматической мембране клеток. Этот фермент акцептирует электроны на участке убихинон-цитохром в основной дыхательной цепи. Цианидрезистентное дыхание не сопровождается образованием перекиси водорода

1.3.4 Влияние двуокиси углерода на рост псевдомонад.

Подавляющее действие двуокиси углерода при повышенном ее содержании в среде показано для многих микроорганизмов, в том числе и для нескольких видов псевдомонад.

Но подавление их роста бактерий неполное и достигается при относительно низких парциальных давлениях этого соединения. С понижением температуры степень ингибирования роста возрастает у всех видов, кроме нефлюорисцирующего штамма. Эндогенное дыхание не подавляется углекислым газом, а низкие концентрации его даже стимулируют этот процесс.

Влияние двуокиси азота на рост псевдомонад зависит от особенностей обмена штамма, состава среды и температуры культивирования.

При культивировании микроорганизмов в жидких средах происходит растворение двуокиси углерода в культуральной жидкости и частичное выделение в газообразной форме.

Транспорт углекислого газа через среду изменяется во времени. Уровень его десорбции зависит от концентрации газа в среде, а она, в свою очередь, находится в равновесии с парциальным давлением выделенного газа.

Итак, отношения гетеротрофных видов псевдомонад к двуокиси углерода сложны и определяются спецификой обмена отдельных видов, составом среды, температурой культивирования и соотношением растворенной и газообразной углекислоты. Хемоавтотрофные виды псевдомонад используют двуокись углерода для синтеза веществ клетки (Кондратьева, 1983).

1.3.5 Адаптация микроорганизмов к антропогенному загрязнению

В последние годы большое внимание уделяется изучению механизмов адаптации микроорганизмов к новым физико-химическим условиям, складывающимся в природных средах под влиянием антропогенных факторов. Воздействие загрязняющих веществ в условиях современного состояния Мирового океана превратилось в мощный эволюционный фактор. Присутствие в морской среде разных минеральных и органических веществ, в том числе ксенобиотиков, создает предпосылки для возникновения изменчивости морских микроорганизмов и приводит за счет направляющего отбора к активному развитию популяций, которые, адаптировавшись к новым химическим условиям, вытесняют из экосистемы другие, не приспособившиеся к воздействию чужеродных веществ, организмы (Цыбань, 2000).

Вся литература о биологических процессах в океане свидетельствует о появлении в хронически загрязненных районах морской среды доминирующих микроорганизмов, которые получили название индикаторных. И есть основания полагать, что распространение и массовое развитие этих индикаторных форм относится к числу важнейших биологических откликов на химическое загрязнение Мирового океана. Биологическая целесообразность появления индикаторных видов определяется их особым назначением: они заполняют «бреши» в биоценозах, образовавшиеся в результате негативного антропогенного воздействия и помогают их восстановлению, участвуя, таким образом, в сохранении устойчивости морских экосистем.

Микроорганизмы способны утилизировать все имеющиеся в природе органические вещества, причем необходимые для этого ферменты синтезируются в их клетках по мере необходимости. Благодаря этому микроорганизмы быстро реагируют на появление в морской среде новых химических соединений природного или антропогенного происхождения. Так, например, в настоящее время широко известен феномен резкого увеличения численности (на 3-5 порядков величин) углеводородокисляющих бактерий в морских акваториях, загрязненных в результате аварийных разливов нефти и нефтепродуктов.

Гетеротрофные микроорганизмы, которые за счет изменений генотипа адаптировались к повышенным концентрациям органических загрязняющих веществ, в том числе токсичных, приобрели и способность их разрушать. Ориентируясь на современный уровень развития энзимологии и генетики, можно полагать, что в основе адаптации морских микроорганизмов к новым химическим условиям лежит либо индукция новых функционально активных ферментов, либо приобретение бактериями способности к катаболизму новых органических соединений в результате мутаций в структурных или регуляторных хромосомных генах. Механизм использования внехромосомного (плазмидного) резерва генетической информации представляется наиболее вероятным при реализации микробной клеткой адаптационных возможностей.

В настоящее время полагают, что плазмиды биодеградации представляют собой хорошую модель, иллюстрирующую эволюционный потенциал микроорганизмов. При этом существенно, что перенос плазмид между штаммами микроорганизмов играет большую роль в реакции природных популяций микрофлоры на присутствие пестицидов, т.е. определяют активность их микробной трансформации в природной среде (Цыбань, 2000).

Влияние различных химических веществ

Псевдомонады способны приспосабливаться к различным химическим соединениям, могут аккумулировать, либо разлагать их.

Имеется много сведений о культурах бактерий, способных вести расщепление СПАВ, но признанным является утверждение о том, что в наибольшей степени эта способность присуща гетеротрофным грамотрицательным палочковидным бактериям, в первую очередь представителям рода Pseudomonas.

Некоторые штаммы псевдомонад используют для очистки почв, грунтовых и поверхностных вод от тринитротолуола. Штамм PseudomonasalcaligenesBS300 продуцирует биологические поверхностно-активные вещества, что ускоряет деградацию тринитротолуола в водной среде и почве. Известны штаммы микроорганизмов: Pseudomonasfluorescens I-C, Pseudomonassavastanoi, Pseudomonasputida, которые могут разлагать ТНТ в почве и воде(Воробьев и др., 2004).

При незначительной концентрации в воде нитритов (от 0,2 до 2 г/л) сроки выживания в воде бактерий рода Pseudomonas увеличиваются. Концентрации нитритов 20 г/л. наоборот, ингибируют развитие бактерий. Фосфаты увеличивали сроки сохранения бактерий.

Влияние тяжелых металлов

Особое положение тяжелых металлов среди загрязнителей связано как с возможностью их накопления организмами и передачи по пищевым цепям, так и с высокой токсичностью (Reddy et al., 1990). Микроорганизмы могут использоваться для детоксикации и извлечения ценных металлов, поскольку способны аккумулировать их из водной среды и донных отложений в количестве, многократно превышающем потребность в них, как в компонентах минерального питания (Nagase et al., 1994). Наибольшей устойчивостью к тяжелым металлам отличаются микроорганизмы, выделенные в местах, содержащих промышленные загрязнения, либо месторождения соответствующего металла (Горленко и др., 1977).

Загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами привело к распространению в почве и воде индустриальных районов микроорганизмов, устойчивых к металлам. Во многих случаях резистентность к тяжелым металлам детерминируется плазмидами (Silver et al.,1988).

Известно, что одним из факторов токсичности катионов тяжелых металлов для бактериальных клеток является нарушение барьерных свойств их цитоплазматическое мембраны (ЦПМ). Изменение барьерных характеристик ЦПМ бактерий, сопровождающееся утечкой внутриклеточного калия и уменьшением электропроводности цитоплазмы, выявляется методом электроориентационной спектроскопии клеток (Иванов, 1996).

Влияние катионов тяжелых металлов и анионного детергента додецилсульфат натрия на барьерные свойства цитоплазматической мембраны Cо-чувствительного штамма PseudomonasputidaBS394 и Со-резистентных, дикого Pseudomonassp. BS501 и трансформанта PseudomonasputidaBS394 (pBS501),содержащих плазмиду pBS501 было исследовано с помощью высокочастотной электроориентационной спектроскопии.

Бухта Киевка вдается в берег между мысом Суткового и мысом Островной. Северозападный и восточный берега бухты высокие, а берег вершины отмел и окаймлен песчаным пляжем. К берегу вершины бухты выходит низменная долина, по которой протекает река Киевка. Берега бухты поросли лесом и кустарником. Река впадает в бухту двумя рукавами, из которых западный является главным. Долина реки в нижнем течении имеет значительную ширину и поросла в основном травой и кустарником.

Вдоль берегов бухты в прибрежной полосе разбросаны островки, скалы, банки и осыхающие рифы.

Глубины на линии входных мысов бухты 14—24 м. Грунт в бухте Киевка преимущественно песок или песок с илом.

Бухта используется для судоходства. Суда становятся на якорь в северо-восточной части.

Бухта Круглая, защищенная от юго-восточных ветров, незначительно вдается в северо-западный берег полуострова Брюса в 1,4 мили к WSW от мыса Брюса. Входные мысы бухты скалистые и обрывистые, к вершине бухты берег понижается и переходит в широкий галечный пляж.

На берегу вершины бухты Круглая расположено селение База Круглая. Постройки селения приметны при подходе к бухте.

Глубины в средней части бухты Круглая 24м, грунт — ил, песок и галька.

На берегу располагается санаторно-оздоровительный комплекс.

Рисунок 1 – Карта-схема районов работ: бухта Золотой Рог, бухта Круглая (1), бухта Киевка (2).

2.2 Материалы

Для исследований были использованы штаммы бактерий рода Pseudomonas разных видов (Ps. cepacia – 133k, 160k; Ps. fluorescence – 1,8, 3,5, 3,6; Ps. malthophyla – 51; Ps. putida – 136k, 145k, 4, 130k, 140k, 577,6), выделенные из морских сред, отличающихся по степени антропогенной нагрузки – бухта Киевка, б. Круглая и б. Золотой Рог.

Микробиологические среды, используемые в работе

Среда для морских гетеротрофных микроорганизмов – СММ (г/л)

Источник

• ← Steam client must be running to play this game что делать
• Qutmipc что это за драйвер →

Сфингомонады
Научная классификация
Королевство: