Радіоактивні мікроорганізми

Антропогенного впливу на довкілля зазнають усі компоненти біоценозів. Наслідком цього можуть бути множинні модифікації властивостей мікробіоти – стимуляція розвитку патогенних мікроорганізмів, зміна їх персистентних характеристик, набуття патогенами здатності вражати неспецифічних господарів. Одним із суттєвих стресових факторів є ультрафіолетового випромінювання, інтенсивність впливу зростає внаслідок руйнування озонового шару атмосфери. Pectobacterium carotovora- бактеріальний патоген рослин з широким колом господарів, який завдає значних економічних втрат. Ці бактерії є збудниками м’якої гнилизни картоплі, капусти та інших культур. Вони можуть існувати як епіфіти і ендофіти на рослинах, а також як сапрофіти у ґрунті і ґрунтовій воді.

Вплив ультрафіолетового випромінювання на бактерії P. carotovoraвідрізняється для різних штамів (рис. 1).

 

Рисунок 1.1. Залежність агресивності різних штамів Pectobacteriumcarotovoraвід дози ультрафіолетового випромінювання

 

У штаму ІМВ 216 опромінення викликало зниження агресивності зі збільшенням дози опромінення. У штаму ІМВ 8982 спостерігали незначну стимуляцію агресивності при малих дозах (1, 5 та 20 Дж/м2), але вона виявилася статистично недостовірною і змінювалася інгібуванням при вищих дозах (50 і 100 Дж/м2). У штаму ІМВ 1847 тенденцію до підвищення агресивності відзначали при всіх застосованих дозах УФ-В опромінення. У разі опромінення бактерій широкоспеціалізованого штаму Р. carotovora ІМВ 8418 (полібіотроф, який раніше відносили до «Erwinia toxica») мало місце виражене підвищення агресивності при всіх дозах опромінення. Подібну залежність ми спостерігали раніше при гамма-опроміненні пектобактерій.

Одержані результати вказують на те, що УФ-В опромінення може стимулювати патогенність бактерій. Не виключено, що широкоспеціалізований патогенний штам Р. carotovora ІМВ 8418 вищий адаптивний потенціал, порівняно з іншими дослідженими штамами. Адаптаційний потенціал можна розглядати, з одного боку, як значення максимально можливого рівня стійкості до стресового фактору, а, з іншого боку, як ще не реалізовану можливість до пристосування, величину якої можна виразити у вигляді різниці між максимально можливим значенням стійкості і її поточним значенням. У патогенів, котрі потрапляють в організм господаря або у зовнішнє середовище, під впливом різних факторів, розвиваються адаптивні реакції. Зокрема, вірулентність мікроорганізмів розглядається як функція їх здатності адаптуватися до організму господаря.

Це підтверджується даними стосовно вихідної агресивності досліджуваних штамів Р. carotovora, яку оцінювали за зменшенням маси заражених картопляних дисків (рис. 1. 2).

 

Рисунок 1. 2. Зменшення маси картопляних дисків при зараженні різними штамами Pectobacteriumcarotovora

 

Найвищий рівень вихідної агресив-ності характерний для штамів ІМВ 216 та ІМВ 8982. Однак у них не було виявлено значимого зростання патогенності після УФ-В-опромінення. Штам ІМВ 8418 характеризувався найнижчим вихідним рівнем агресивності, величина якої значно коливалася, проте при УФ-В-опроміненні відбувалося її значне зростання. Таким чином, полібіотрофний штам ІМВ 8418 мав найвищий адаптаційний потенціал.

Зростання агресивності пектобактерій обумовлювлене стрес-індукованим підвищенням експресії факторів патогенності, зокрема, пектинліази. Пектинліаза є одним з основних факторів патогенності пектобактерій.

Для дослідження зв’язку стимуляції агресивності бактерій зі стрес-індукованою експресією пектинліази було проведене порівняння рівня агресивності типового штаму Р. сarotovora ІМВ 1847 при УФ-В-опроміненні та активності пектинліази (рис. 1. 3). Було показано, що дозова залежність для експресії пектинліази повторювала характер дозової залежності агресивності бактерій. Це підтверджує внесок активації пектинліази у стимуляцію агресивності бактерій при УФ-В-опроміненні.

 

Рисунок 1. 3. Залежність агресивності та активності пектинліази Pectobacteriumcarotovorasubsp. carotovora ІМВ 1847 від дози УФ-В

 

Тобто, УФ-В-опромінення може не тільки стимулювати підвищення стійкості мікроорганізмів через активацію систем репарації ДНК, але й підсилювати патогенні властивості бактерій через збільшення експресії їх факторів патогенності. Це вказує на те, що у патогенів сформувалися різнорівневі системи SOS-опосередкованої регуляції експресії генів вірулентності (зокрема, регуляція білком RecA транскрипції факторів патогенності).

Отже, показано, що малі дози УФ-В-опромінення можуть підсилювати патогенні властивості бактерій P. carotovora. Зростання агресивності бактерій P. carotovora, індукованої УФ-В, опосередковується стрес-індукованою стимуляцією експресії їх факторів патогенності, зокрема, пектинліази. Встановлено, що агресивність широкоспеціалізованого штаму Р. carotovora ІМВ 8418 вища, порівняно з іншими дослідженими штамами. Це свідчить про наявність у нього більшого адаптивного потенціалу.

 

 

Незважаючи на прогрес у боротьбі з різними типами онкологій, рак підшлункової залози все одно піддається лікуванню досить важко. Лише у 4% пацієнтів очікується тривалість життя у 5 років, переважно через величезну здатність хвороби до утворення метастаз, тобто розсіювання по інших частинах тіла. Однак, група дослідників показала новий спосіб призупинити це розсіювання, доправляючи радіоактивні матеріали безпосередньо у онкоклітини за допомогою генетично модифікованих бактерій. У дослідженні, проведеному на мишах із людськими пухлинами, ця терапія зменшила початкові пухлини тварин і не пошкодила здорові тканини; також вона знищила 90% онкоклітин, які встигли розповсюдитися по організмі тварини.

 

Рисунок 2.1. Радіоактивні бактерії (позначено червоним) знищують ракові клітини зсередини

 

Цей мікроорганізм – Listeria monocytogenes, паличкоподібна бактерія, яка вбудовується у клітини заражених людей і тварин. Хоча цей патоген може стати причиною серйозних хвороб, наприклад, менінгіту, імунна система здорової людини зазвичай знищує її до того, як вона встигне зашкодити. Через здатність бактерії проникати у ключові імунні клітини – макрофаги -деякі дослідники