Залежність біохімічної активності Mycobacterium bovis від пасажів і температури культивування

  • O. A. Tkachenko Дніпровський державний аграрно-економічний університет, Дніпро https://orcid.org/0000-0003-0978-6575
  • N. I. Kozak Дніпровський державний аграрно-економічний університет, Дніпро https://orcid.org/0000-0001-6672-4085
  • M. V. Bilan Дніпровський державний аграрно-економічний університет, Дніпро https://orcid.org/0000-0003-3178-201X
  • A. R. Ponomarenko Дніпровський державний аграрно-економічний університет, Дніпро
Ключові слова: біохімічні властивості; каталаза; пероксидаза; дегідрогеназа; гідроліз ТВІН-80; редукція нітратів

Анотація

Проблема туберкульозу великої рогатої худоби, на сьогодні, залишається актуальною як в Україні, так і в усьому світі. Незважаючи на те, що існує багато відомостей про збудника туберкульозу, деякі механізми його виживання в умовах макроорганізму та зовнішнього середовища не вивчені. Складнощі подолання туберкульозу та мікобактеріозів пов’язані з неймовірною пластичністю життєвих процесів всередині клітин мікобактерій. Розуміння ферментативних процесів у клітині та їх змін у відповідь на вплив зовнішніх факторів може підштовхнути до розуміння складного механізму адаптації та виживання мікобактерій як в умовах макроорганізму, так і в навколишньому середовищі. Метою досліджень було встановити вплив кількості пасажів високовірулентного штаму Mycobacterium bovis через організм морських свинок (Cavia porcellus), температури культивування (3 °C; 37 °C) на зміни біохімічної активності. Досліджено здатність M. bovis та дисоціативних форм рости на живильному середовищі з додаванням натрію саліциловокислого та на звичайних живильних середовищах (м’ясо-пептонному бульйоні та м’ясо-пептонному агарі). Дослідження проводили з використанням високовірулентного штаму M. bovis, який зберігали в музеї лабораторії кафедри епізоотології та інфекційних хвороб Дніпровського державного аграрно-економічного університету протягом 10–13 років, а також дисоціативних форм 117-а, б, в, 118. Результати досліджень свідчать про здатність мікобактерій змінювати біохімічну активність під впливом зовнішніх факторів. Встановлено, що кількість пасажів через щільне яєчне живильне середовище не має прямого впливу на ферментативну активність M. bovis. У дисоціативних форм зі збільшенням кількості пересівів субкультур підвищується активність нітратредуктази та знижується активність пероксидази, дегідрогенази та каталази. З’ясовано, що низька плюсова температура культивування (3 ºС) сприяє підвищенню каталазної активності та здатності до гідролізу ТВІН-80. З’ясовано, що після пасажування через організм морських свинок, M. bovis підвищують активність дегідрогенази та каталази, знижують нітратредуктазну активність і здатність до гідролізу ТВІН-80. Отже згідно результатів наведених у статті, мікобактерії здатні змінювати функцію власних систем відповідно до змін умов середовища.

Посилання

Angeby, K. A. K., Klintz, L., & Hoffner, S. E. (2002). Rapid and inexpensive drug susceptibility testing of Mycobacterium tuberculosis with a nitrate reductase assay. Journal of Clinical Microbiology, 40(2), 553–555.
Bonicke, R., Juhasz, S. E., & Diemer, U. (1970). Studies on the nitrate reductase activity of mycobacteria in the presence of fatty acids and related compounds. American Review of Respiratory Disease, 102, 507–515.
Bhalla, G. S., Sarao, M. S., Kalra, D., Bandyopadhyay, K., & John, A. R. (2018). Methods of phenotypic identification of non-tuberculous mycobacteria. Practical Laboratory Medicine, 12, e00107.
Chapman, J. S. (1971). The ecology of the atypical Mycobacteria. Archives of Environmental Health: An International Journal, 22(1), 41–46.
Chapman, J. S. (1977). Epidemiology. The atypical Mycobacteria and human Mycobacteriosis, 33–43.
Djachenko, G. M., Kravchenko, N. O., Ilinyh, V. V., Dmytruk, O. M., & Golovach, O. V. (2009). Adaptacija ta minlyvist vlastyvostej mikobakterij riznyh vydiv za vplyvu antybakterialnyh preparativ [Adaptation and variability of the properties of mycobacteria of different species for the influence of antibacterial drugs]. Silskogospodarska Mikrobiologija, 9, 158–165 (in Ukrainan).
Fonseca, L. de S., Vieira, G. B. de O., Sobral, L. F., Ribeiro, E. O., & Marsico, A. G. (2012). Comparative evaluation under routine conditions of the nitrate reduction assay, the proportion assay and the MGIT 960 assay for drug susceptibility testing of clinical isolates of Mycobacterium tuberculosis. Memórias Do Instituto Oswaldo Cruz, 107(1), 142–144.
Fritz, C. (2002). Dependence of Mycobacterium bovis BCG on anaerobic nitrate reductase for persistence is tissue specific. Infection and Immunity, 70(1), 286–291.
Glebenjuk, V. V. & Telizhenko, K. V. (2015). Vydova nalezhnist’ mikobakterij, vydilenyh vid tvaryn u Dnipropetrovs’koi’ oblasti [Species belonging to mycobacteria isolated from animals in the Dnipropetrovsk region]. Science and technology bulletin of SRC for biosafety and environmental control of AIC, 3 (1), 61–64 (in Ukrainian).
Glebenyuk, V. V., & Petrusha, V. G. (2018). Stability attenuation of BCG vaccine strain. Scientific Messenger of LNU of Veterinary Medicine and Biotechnologies, 20(83), 168–171.
Yavorska, G. V., & Sybirna, R. I. (2009). Morfolohichno-kulturalni i fizioloho-biokhimichni vlastyvosti atypovykh mikobakterii [Morphological-cultural and physiological and biochemical properties of atypical mycobacteria]. Mikrobiolohichnyi Zhurnal, 71(4), 27–34 (in Ukrainan).
Kassich, V. Ju. (2013). Mikobakterii ta ih dyferenciacija [Mycobacteria and their differentiation]. Visnyk Sumskogo Nacionalnogo Agrarnogo Universytetu, 2, 109–115 (in Ukrainian).
Lemus, D. (2006). Nitrate reductase assay for detection of drug resistance in Mycobacterium tuberculosis: simple and inexpensive method for low-resource laboratories. Journal of Medical Microbiology, 55(7), 861–863.
Li, Z., Kelley, C., Collins, F., Rouse, D., & Morris, S. (1998). Expression of katG in Mycobacterium tuberculosis is associated with its growth and persistence in mice and guinea pigs. Journal of Infectious Diseases, 177(4), 1030–1035.
Lysenko, A. P., Vlasenko, І. G., Vlasenko, V. V., & Babijchuk, Ju. V. (2011). Biohimicheskie svojstva bacyljarnyh i izmenennyh form mikobakterij, vyrashhennyh na pitatel’nyh sredah [Biochemical properties of bacillary and modified forms of mycobacteria grown on nutrient media]. Scientific Messenger of LNU of Veterinary Medicine and Biotechnologies, 13(50), 249–252 (in Russian).
Machuqueiro, M., Victor, B., Switala, J., Villanueva, J., Rovira, C., Fita, I., & Loewen, P. C. (2017). The catalase activity of catalase-peroxidases is modulated by changes in the pKa of the distal histidine. Biochemistry, 56(17), 2271–2281.
Manca, C., Paul, S., Barry, C. E., Freedman, V. H., & Kaplan, A. (1998). Mycobacterium tuberculosis catalase and peroxidase activities and resistance to oxidative killing in human monocytes in vitro. Infection and Immunity, 67(1), 74–79.
Manchenko, V. M., Trocenko, Z. R., & Pavlenko, M. S. (1994). Nastanova po diagnostyci tuberkulozu [Guidelines for diagnosing tuberculosis]. Kyiv (in Ukrainian).
Martin, A., Palomino, J. C., & Portaels, F. (2005). Rapid detection of ofloxacin resistance in Mycobacterium tuberculosis by two low-cost colorimetric methods: resazurin and nitrate reductase assays. Journal of Clinical Microbiology, 43(4), 1612–1616.
Montoro, E., Lemus, D., Echemendia, M., Martin, A., Portaels, F., & Palomino, J. C. (2005). Comparative evaluation of the nitrate reduction assay, the MTT test, and the resazurin microtitre assay for drug susceptibility testing of clinical isolates of Mycobacterium tuberculosis. Journal of Antimicrobial Chemotherapy, 55(4), 500–505.
Niemann, S., Richter, E., & Rusch-Gerdes, S., (1999). Differentiation among members of the Mycobacterium tuberculosis complex by molecular and biochemical features: Evidence for two pyrazinamide-susceptible subtypes of M. bovis. Journal of Clinical Microbiology, 38(1), 152–157.
Philippot, L., & Højberg, O. (1999). Dissimilatory nitrate reductases in bacteria. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Gene Structure and Expression, 1446(1–2), 1–23.
Sepasi Tehrani, H., & Moosavi-Movahedi, A. A. (2018). Catalase and its mysteries. Progress in Biophysics and Molecular Biology, 140, 5–12.
Tkachenko, O. A. (2017). Minlyvist Mycobacterium bovis: monografija [Mycobacterium bovis variability: monograph]. Zhytomyr, Polissja (in Ukrainian).
Tkachenko, O. A., Bilan, M. V., Zazharskyj, V. V., & Kovalova, L. O. (2010). Laboratorna diagnostyka tuberkul’ozu tvaryn: praktychnyj posibnyk [Laboratory diagnosis of tuberculosis of animals: a practical guide]. Dnipropetrovsk, Svidler A.L, (in Ukrainian).
Tkachenko, O. A., Usejeva, N. G., Glebenjuk, V. V. & Kulishenko, O. M. (2007). Biologichna aktyvnist epizootychnyh ta muzejnyh shtamiv M. bovis [Biological activity of the epizootic and museum strains M. bovis]. Scientific Messenger of LNU of Veterinary Medicine and Biotechnologies, № 3(34), 218–224 (in Ukrainian).
Unissa, A. N., Doss C., G. P., Kumar, T., Swathi, S., Lakshmi, A. R., & Hanna, L. E. (2017). Analysis of interactions of clinical mutants of catalase-peroxidase (KatG) responsible for isoniazid resistance in Mycobacterium tuberculosis with derivatives of isoniazid. Journal of Global Antimicrobial Resistance, 11, 57–67.
Wayne, L. G., & Sramek, H. A. (1992). Agents of newly recognized or infrequently encountered mycobacterial diseases. Clinical Microbiology Reviews, 5(1), 1–25.
Опубліковано
2019-07-15