Электронный научный журнал
Международный студенческий научный вестник
ISSN 2409-529X

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МИНИМАЛЬНЫХ ПОДАВЛЯЮЩИХ КОНЦЕНТРАЦИЙ СОЛЕЙ КАДМИЯ НА РОСТ ПРОБИОТИЧЕСКИХ ШТАММОВ БАКТЕРИЙ РОДА BACILLUS

Мокина Е.С. 1 Вельш О.А. 1 Морозова Н.В. 1
1 ФГБОУ ВО Оренбургский государственный университет
Микрофлора кишечника играет важную роль в поддержании здоровья всего организма. Микроорганизмы в норме населяющие пищеварительный тракт выполняют барьерные и защитные функции т.к. являются антагонистами патогенной микрофлоры. В современном мире в связи с нарастающим загрязнением окружающей среды, нормофлора кишечника может угнетаться веществами попадающими в организм с пищей и водой. Целью исследования стала оценка влияния некоторых солей кадмия на нормофлору кишечника. В статье представлены данные свидетельствующие о том, что в ходе выполненных исследований было установлено, что в отношении сульфата кадмия наименее резистентными оказались штаммы B. licheniformis 7048, а по отношению к хлориду кадмия и ацетату кадмия B. licheniformis 7048 и B. cereus 5832, соответственно.
Bacillus
кадмий
минимальные подавляющие концентрации
1. Ucun, H. C. Kinetic and thermodynamic studies of the biosorption of Cr(VI) by Pinus sylvestris Linn / H. С. Ucun, Y. K. Bayhan, Y. Kaya // Journal of Hazardous Materials. – 2008. – V. 153. – № 1. – P. 52-59
2. Lodeiro, P. Biosorption of cadmium by biomass of brown marine macroalgae / P. Lodeiro, B. Cordero, J.L. Barriada, R. Herrero // Bioresource Technology. – 2005. – V. 96. – № 16. – P. 1796-1803.
3. Кочубеев, В. К. Жизнь микробов в присутствии тяжелых металлов, мышьяка и сурьмы [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://microbes-extremal.ru. – 29.11.13.

Кадмий интенсивно используется в электрогальванике, как стабилизатор пластмасс, как пигмент в красках и в никеле-кадмиевых батареях. Как контаминат он входит в состав фосфатных удобрений и присутствует в осадках сточных вод [1].

Его концентрации в воздухе колеблются от неопределяемых количеств в непромышленных районах до 0,06 г/м3 в районах с развитой промышленностью.

Его концентрации в пище определяются местом ее выращивания и видимым загрязнением почв этих районов. Согласно рекомендациям ФАО/ВОЗ, допустимая суточная доза кадмия для человека равна 0,4–0,5 мг. Благодаря относительно продолжительному сроку биологического полувыведения кадмия возможны два типа отравления острое и хроническое.

Продолжительное вдыхание кадмия при курении может привести к патологическим изменениям в легких и внести свой вклад в развитие эмфиземы. Продолжительное поступление кадмия в организм вызывает экспериментальную гипертензию у многих видов животных. Однако, связь кадмия с гипертонией у человека все еще не подтверждена окончательно.

Относительно большие дозы вызывают геморрагию и последующий некроз, предотвратить который может профилактическое употребление селена и цинка [2].

Кадмий является, по крайней мере, одним из основных факторов, вызывающих болезнь Итай-итай. Основными свидетельствами того, что кадмий служит причиной заболевания, являются:

1) распространение заболевания ограничивалось бассейном реки Джинзу в Японии, в котором вода, почвы и выращиваемый на них рис были сильно загрязнены кадмием, свинцом и цинком;

2) больше всего случаев заболевания наблюдалось при более серьезных загрязнениях окружающей среды;

3) концентрации кадмия в моче и аутопсических пробах печени у больных итай-итай были выше, чем у контрольных субъектов. Итай-итай представляет собой вид размягчения костей (остеомаляции) и получила свое название от жестоких болей, которые возникают при вызываемых ею переломах. При ней также наблюдаются не менее тяжелые почечные дисфункции [2, 3].

Кадмий токсичен почти для всех систем организма человека и животных. Гистологические изменения наблюдались в почках, печени, желудочно-кишечном тракте, сердце, яичках, поджелудочной железе, костях и кровеносных сосудах [3].

Трудно объяснить токсичность кадмия в точных биохимических терминах. Кадмий связывается с сульфидными группами, фосфолипидами, нуклеиновыми кислотами и, разобщает процесс окислительного фосфорилирования.

Несмотря на то, что кадмий признан одним из самых токсичных веществ, он нашел применение и в медицине. Так, введенная в грудную клетку пациента, страдающего сердечной недостаточностью, никель-кадмиевая батарейка обеспечивают энергией механический стимулятор работы сердца. Удобство такого аккумулятора заключается в том, что для его подзарядки или замены больному не придется ложиться на операционный стол. Для бесперебойной службы батарейки достаточно раз в неделю надевать всего на полтора часа специальную намагниченную куртку.

Кадмий применяется в гомеопатии, экспериментальной медицине, а совсем недавно его стали использовать при создании новых противоопухолевых препаратов.

Кадмий относится к группе высокотоксичных элементов, что обуславливает изучение его влияния на микроорганизмы рода Bacillus, которые по своей природе относятся к группе почвенных микроорганизмов.

Для реализации поставленной задачи в качестве объектов исследования нами были использованы 6 пробиотических препаратов на основе бактерий рода Bacillus: Споробактерин (B. subtilis 534), Бактисубтил (B. cereus IP 5832), Ветом 1.1 (B. subtilis 10641), Ветом 2 (B.licheniformis 7038), Ветом 3 (B. amyloliquefaciens 10642), Ветом 4 (B. amyloliquefaciens 10643). В качестве регулирующих факторов в работе использовались различные соли (нитраты, хлориды, сульфаты, ацетаты и оксиды) кадмия.

Для выполнения данного этапа работы использовали метод агаровых лунок, выбор данного метода объясняется тем, что он позволяет не только визуально но и качественно оценить влияние тяжелых металлов на рост исследуемых микроорганизмов.

Методика выполнения заключается в следующем: изучаемый микроорганизм высевали сплошным «газоном» на поверхность агаровой пластинки (1,5% МПА) в чашке Петри. После этого, пробочным сверлом (диаметр 5 мм) вырезали агаровые блочки, при этом на одной чашке Петри можно разместить до 7 агаровых лунок в которые в последующем вносили исследуемые концентрации веществ для оценки их ингибирующего и субингибирующего эффекта. Чашки помещали в термостат на 24 часа при температуре 37 °C (благоприятной для развития исследуемого тест-организма). После инкубирования производили визуальную оценку действия исследуемого металла на рост популяции. Отсутствие зон подавления роста свидетельствовало о отсутствии влияния либо соли в целом (как правило данное явление отмечалось у солей с низки уровнем диссоциации), либо определенной концентрации (именно такие концентрации в дальнейшем использовались в качестве рабочих). В том случае если исследуемое вещество обладало высокой активностью в отношении исследуемого микроорганизма регистрировали значительные зоны подавления роста вокруг лунки.

В ходе проведенных исследований было установлено, что, как и в случае с цинком, избыточное содержание кадмия не оказывает бактерицидного эффекта на исследуемые микроорганизмы (см. рис.) при этом по мере снижения концентрации отмечается значительное ингибирующее действие катионов на бактериальные штаммы. В ходе исследований установлено, что наиболее чувствительным штаммом является B. subtilis 534, при этом наиболее выраженным бактерицидным эффектом обладает хлорид кадмия. Наиболее резистентным является B. cereus IP 5832 как в отношении хлорида, так и в отношении ацетата кадмия.

Данные по изучению влияния кадмия на рост исследуемых микроорганизмов представлены в таблице.

Исходя из выше представленных данных следует о менее выраженном токсическом влиянии исследуемых солей кадмия по сравнению с влиянием анионных компонентов железа и цинка в отношении изучаемых пробиотических штаммов.

Следует выделить, что наиболее выраженным токсическим эффектом в отношении исследуемых микроорганизмов обладает хлорид кадмия, значения зон подавления роста, которых, превысили значения ацетата и сульфата кадмия для B. licheniformis 7048 на 62,1% и 39,9%, B. cereus 5832 на 12,5% и 32,5%, B. subtilis 10641 7,0% и 19,0%, соответственно.

1) bio6.tifbio9.tif

2) bio8.tifbio11.tif

3) bio7.tifbio10.tif

Влияние CdCl2 и Cd(CH3COO)2 на рост исследуемых микроорганизмов: 1 – B.licheniformis 7038, 2 – B. cereus IP 5832, 3 – B. subtilis 534

Оценка влияния солей кадмия на рост бактерий рода Bacillus

 

B. licheniformis 7048

1 Моль

0,5 Моль

0,25 Моль

0,125 Моль

0,063 Моль

CdSO4

29,0±0,58

27,0±1,03

18,3±3,38

10,7±0,33

6,7±0,33

Cd(CH3COO)2

18,3±1,67

14,7±2,33

10,0±0,00

CdCl2

48,3±1,67

48,3±1,67

20,7±1,21

11,0±3,67

23,3±1,67

 

B. cereus 5832

CdSO4

27,0±1,53

23,3±0,67

13,7±0,33

10,0±0,00

Cd(CH3COO)2

35,0±0,00

35,0±0,00

30,0±1,00

30,0±0,00

25,0±2,00

CdCl2

40,0±0,00

33,0±0,00

30,0±0,00

26,7±1,67

22,7±1,45

 

B. subtilis 534

CdSO4

28,3±0,88

23,3±0,88

15,0±0,58

10,7±0,67

7,7±2,40

Cd(CH3COO)2

25,0±0,00

21,0±2,08

12,7±0,67

8,0±1,00

5,8±1,33

CdCl2

20,0±0,00

15,0±0,00

10,00±1,00

5,3±1,33

 

B. amyloliquefaciens 10642

CdSO4

26,0±1,00

21,3±0,67

13,3±0,67

9,3±0,88

6,3±0,33

Cd(CH3COO)2

24,7±0,33

27,7±3,33

15,3±1,67

13,3±3,33

25,3±2,91

CdCl2

25,7±2,33

23,3±1,82

19,3±1,36

15,0±2,66

25,0±2,88

 

B. subtilis 10641

CdSO4

26,7±0,88

22,7±0,67

11,7±0,88

9,3±0,67

6,0±1,46

Cd(CH3COO)2

30,7±0,67

30,0±0,00

21,7±1,67

26,7±2,33

14,0±3,02

CdCl2

33,0±1,66

30,0±0,00

28,3±1,01

22,3±1,45

21,7±1,67

 

B. amyloliquefaciens 10643

CdSO4

28,6±0,88

22,7±1,20

13,7±0,33

10,3±0,33

6,0±0,00

Cd(CH3COO)2

24,0±1,00

19,0±1,00

10,0±0,00

8,3±1,67

CdCl2

20,0±0,00

15,0±0,00

10,0±1,00

6,0±1,00

В ходе выполненных исследований было установлено, что в отношении сульфата кадмия наименее резистентными оказались штаммы B. licheniformis 7048, а по отношению к хлориду кадмия и ацетату кадмия B. licheniformis 7048 и B. cereus 5832, соответственно.


Библиографическая ссылка

Мокина Е.С., Вельш О.А., Морозова Н.В. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МИНИМАЛЬНЫХ ПОДАВЛЯЮЩИХ КОНЦЕНТРАЦИЙ СОЛЕЙ КАДМИЯ НА РОСТ ПРОБИОТИЧЕСКИХ ШТАММОВ БАКТЕРИЙ РОДА BACILLUS // Международный студенческий научный вестник. – 2018. – № 4-3.;
URL: http://eduherald.ru/ru/article/view?id=18862 (дата обращения: 14.06.2021).

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

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074