Определение чувствительности микромицетов и бактерий к воздействию ультразвука

Биологические науки/ 6.Микробиология

Ичеткина А.А., Кряжев Д.В., Смирнов В.Ф.

Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского, Россия

Определение чувствительности микромицетов и бактерий к воздействию ультразвука

В создаваемых человеком сооружениях и местах массовых поселений формируется свойственная поселениям микробная среда со своими особенностями, – преобладанием грибковой биоты над бактериальной. В искусственных условиях, наиболее отвечающих потребностям человека, выживают лишь отдельные штаммы микроорганизмов. Они не патогенны для человека, но в то же время обладают способностью вызывать лизис макромолекул, поэтому при некоторых условиях могут приобретать патогенные свойства [Марфенина. О.Е., 2005].

Изучение работ в области технической и медицинской микробиологии современных российских и иностранных авторов позволило выделить основные методы инактивации патогенных и вредных микроорганизмов [Соломатов В.И. и др., 2001].

1. Химический: использование различных дезинфектантов и биоцидов. Опыт многолетнего применения данных средств показывает, что микроорганизмы и в особенности микроскопические грибы достаточно быстро (в течение 3-5 лет) вырабатывают устойчивость к тому или иному препарату.

2. Физический: обработка ультрафиолетом. В последние годы является малоэффективной, вследствие появления большого количества резистентных к ультрафиолетовому облучению штаммов микроскопических грибов и бактерий.

Подобная ситуация ставит перед специалистами задачу разработки и реализации новых безопасных и высоко эффективных технологических санитарных мероприятий по снижению заселенности микроорганизмами жилья человека, а также применения мер защиты персонала в наиболее микробиологически загрязненных рабочих местах.

В связи с этим целью настоящего исследования было изучение воздействия ультразвука (УЗ) на бактерии и микроскопические грибы.

Источником УЗ служил оригинальный автономный ультразвуковой излучатель с частотой колебаний 2,5 МГц, модель UN-231 («AND», Япония). В качестве тест-культур использовались следующие штаммы микромицетов и бактерий: Alternaria alternata ВКМ F-1120, Penicillium chrysogenum ВКМ F-245, Escherichia coli, Bacillus subtilis, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus. Указанные виды микромицетов и бактерий, наиболее часто выделяемые из воздуха и с поверхностей различных помещений, обладают четко выраженной оппортунистичностью.

На первом этапе нашей работы проводилась оценка влияния времени воздействия УЗ на зародышевые структуры (колониеобразующие единицы) микроскопических грибов. Результаты представлены в таблице 1.

Таблица 1

Изменение титра КОЕ зародышевых структур микромицетов при различном времени воздействия УЗ с частотой 2,5 МГц

Вид гриба	КОЕ/мл
Вид гриба	контроль	1 мин	ΔТ, %	5 мин	ΔТ, %	10 мин	ΔТ, %
Alternaria alternata	59±15	57±8	3	28±10	53	0±0	100
Penicillium chrysogenum	119±3	107±11	10	60±12	50	15±7	87

Воздействие УЗ в течение 1 минуты не приводит к значительной гибели зародышевых структур A. alternata и P. chrysogenum. При воздействии УЗ в течение 5 минут гибнет около 50% тест-культур, а в течение 10 минут наблюдается возрастание ингибирующего эффекта до 90–100%. Таким образом, в фунгицидном действии УЗ прослеживается зависимость время-эффект.

В дальнейшем представляло интерес оценить воздействие УЗ непосредственно на мицелий. Результаты представлены в таблице 2.

Таблица 2

Рост мицелия микромицетов при воздействии УЗ в течение

10 минут с частотой 2,5 МГц

Вид гриба	Время, сутки	Диаметр колоний, мм
Вид гриба	Время, сутки	контроль	опыт
Alternaria alternata	3	40,3±1,5	9,0±1,7
	5	64,0±3,6	9,0±1,7
	7	76,0±10,0	9,0±1,7
	10	84,0±4,2	9,0±1,7
	14	85,5±2,1	9,0±1,7
Penicillium chrysogenum	3	26,3±2,3	7,3±0,6
	5	40,7±2,9	7,3±0,6
	7	65,0±18,4	7,3±0,6
	10	71,3±12,1	7,3±0,6
	14	80,7±6,7	7,3±0,6

Как видно из таблицы ни у одного из опытных образцов мицелия тест-культур грибов не наблюдалось роста с 3 по 14 сутки. Таким образом, можно с уверенностью утверждать, что воздействие УЗ в течение 10 минут способно полностью ингибировать жизнедеятельность мицелия.

На втором этапе работы представляло интерес оценить воздействие УЗ на бактерии. Результаты эксперимента представлены в таблице 3.

Таблица 3

Изменение титра КОЕ бактерий при воздействии УЗ в течение

10 мин с частотой 2,5 МГц

Вид бактерии	КОЕ/мл
Вид бактерии	контроль	опыт	ΔТ,%
Bacillus subtilis	126±11	101±8	20
Escherichia coli	90±5	77±4	14

Окончание табл.3

Pseudomonas aeruginosa	274±7	1±1	99
Staphylococcus aureus	47±29	1±1	98

УЗ не оказывает какого-либо значимого действия на E. coli, однако вызывает гибель 98% титра КОЕ S. aureus и 99% P. aeruginosa. Подобный феномен, с нашей точки зрения, можно объяснить морфологическими особенностями царства бактерий, – клеточная стенка грамположительных бактерий отличается более простым устройством. Однако УЗ не оказывает какого-либо значимого действия на грамположительную бактерию B. subtilis.

Известно, что некоторые виды бактерий производят колонии и споры, которые собираются в сферические группы (B. subtilis), и это служит защитой против действия биоцидов. Ультразвук оказывает два эффекта на суспензии B. subtilis. Первый эффект заключается в распаде бактериальных кластеров на большое число одиночных клеток в суспензии, а второй – в уменьшении числа одиночных жизнеспособных бактериальных клеток в суспензии. Ультразвук с высокой частотой (512 и 850 кГц) и низкой силой не является достаточно эффективным в дезинфекции, но приводит к качественному распаду бактериальных кластеров [Joyce E. et. al., 2003]. Таким образом выше рассмотренный эффект ультразвука на B. subtilis наблюдается и в нашей работе только при более высокой частоте (2,5 МГц).

Выводы

1.Воздействие ультразвука в течение 10 минут с частотой 2,5 МГц инактивирует большое количество зародышевых структур микромицетов. В биоцидном действии ультразвука с частотой 2,5 МГц прослеживается зависимость время – эффект линейного характера.

2.Воздействие ультразвука в течение 10 мин с частотой 2,5 МГц полностью ингибирует рост вегетативного мицелия тест-культур микромицетов.

3. Воздействие ультразвука в течение 10 мин с частотой 2,5 МГц может вызывать гибель значительных количеств грамположительных бактерий Staphylococcus aureus и Pseudomonas aeruginosa, но не оказывает значимого эффекта на Bacillus subtilis.

Литература:

1. Марфенина. О.Е. Антропогенная экология почвенных грибов. М. 2005.

196 с.

2.Соломатов В. И., Ерофеев В.Т., Смирнов В. Ф., Семичева А.С., Морозов Е.А. Биологическое сопротивление материалов. Саранск: Изд-во Мордовского ун-та, 2001. 195 с.

3. Joyce E. et. al. The development and evaluation of ultrasound for the treatment

of bacterial suspensions. A study of frequency, power and sonication time on cultured Bacillus species // Ultrasonics Sonochemistry. 2003. №10. Р. 315-318.