Изменение уровней цитокинов периферической крови человека in vitro под влиянием метаболитов бактерий, выделенных из многолетнемерзлых пород

Об авторах:

Колыванова Светлана Сергеевна, младший научный сотрудник отдела биоресурсов, Тюменский научный центр СО РАН; аспирант, Институт биологии, Тюменский государственный университет; kolyvanova93@mail.ru

Калёнова Людмила Фёдоровна, доктор биологических наук, главный научный сотрудник отдела биоресурсов, Тюменский научный центр СО РАН; ведущий научный сотрудник, Международный центр криологии и криософии, Тюменский государственный университет; lkalenova@mail.ru

Аннотация:

Микробиологические исследования вечной мерзлоты показали наличие в породах данной экосистемы жизнеспособных микроорганизмов. Выживаемость бактерий в экстремально холодных условиях послужила основанием для изучения их продуктов жизнедеятельности (вторичных метаболитов). Известно, что количество бактериальных клеток и температура их культивирования значимо влияют на их биологическую активность. Например, экспериментальное изучение Bacillus sp. штамма М3, выделенного из многолетнемерзлых пород, показало, что изменение температурных условий культивирования влияло на ферментативные, иммунотропные и репаративные свойства бактерий in vitro и in vivo. В связи с этим, изучение влияния метаболитов микроорганизмов многолетнемерзлых пород на уровень секреции цитокинов как показателей иммунологической реактивности представляется актуальным в перспективе создания новых иммунотропных препаратов.

В статье анализируется влияние вторичных метаболитов бактерий Bacillus sp. (штамм М3) и Bacillus megaterium (штамм 8/75-1) из многолетнемерзлых пород на синтез мононуклеарами про- (ФНО-α, ИЛ-1β, ИЛ-8, ИЛ-2, ИФН-γ) и противовоспалительных (ИЛ-4, ИЛ-10) цитокинов методом ИФА. Метаболиты получали из взвеси микроорганизмов, взятых в аликвотах по 0,05·10⁶ или 500·10⁶ м. кл./мл и инкубированных при температурах −5 °C и 37 °C. Выявленные эффекты действия метаболитов находились в определенной зависимости от температуры инкубации микроорганизмов, их количества и видовой принадлежности. Метаболитами от 0,05∙10⁶ м. кл. Bacillus sp. штамма М3 было оказано стимулирующее влияние на синтез цитокинов, характеризующих реакции неспецифической (ИЛ-1β и ИЛ-8), клеточной (ИФН-γ) и гуморальной (ИЛ-4) иммунорезистентности, а действие метаболитов штамма 8/75-1 активировало деятельность клеточного иммунитета (ИЛ-2, ИФН-γ). Из метаболитов бактерий от 500∙10⁶ м. кл. более активными стимуляторами секреции цитокинов оказались «тепловые» метаболиты штамма 8/75-1, а у штамма М3 — «холодовые».

Список литературы:

1. Брушков А. В. Биогеохимия мерзлых пород Центральной Якутии / А. В. Брушков, В. П. Мельников, М. В. Щелчкова, Г. И. Грива, В. Е. Репин, Е. В. Бреннер, М. Танака // Криосфера Земли. 2011. Том 15. № 4. С. 90-100. 
2. Будчанов Ю. И. Гормоны и медиаторы иммунной системы. Регуляция иммунного ответа: учеб.-метод. пособие по общей иммунологии / Ю. И. Будчанов. Тверь: Издательство Тверского государственного медицинского университета, 2008. 10 с. 
3. Калёнова Л. Ф. Влияние бактерий из многолетнемерзлых пород разного геологического возраста на иммунную систему / Л. Ф. Калёнова, А. М. Субботин, А. С. Бажин // Вестник новых медицинских технологий (электронное издание). 2013. № 1.
4. Калёнова Л. Ф. Влияние метаболитов бактерий Bacillus sp. из вечной мерзлоты на скорость репарации кожной раны / Л. Ф. Калёнова, А. С. Бажин, М. А. Новикова // Вестник новых медицинских технологий. 2014. Том 21. № 4. С. 53-61. 
5. Калёнова Л. Ф. Влияние температуры инкубации на биологическую активность микроорганизмов из вечной мерзлоты / Л. Ф. Калёнова, А. М. Субботин, М. А. Новикова, А. С. Бажин // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2014. Том 158. № 12. С. 737-741. 
6. Караевская Е. С. Изучение бактериальных сообществ многолетнемерзлых пород оазисов Антарктиды методами культивирования / Е. С. Караевская, Н. Э. Демидов, Д. Г. Шмелев, Е. М. Ривкина, С. А. Булат // Проблемы Арктики и Антарктиды. 2017. № 2 (112). С. 27-42. 
7. Колыванова С. С. Влияние штаммов бактерий рода Bacillus, выделенных из многолетнемерзлых пород разного геологического возраста, на иммунологические показатели лабораторных животных / С. С. Колыванова, В. С. Соловьёв, Л. Ф. Калёнова // Российский иммунологический журнал. 2015. Том 9 (18). № 3 (1). С. 105-107. 
8. Николаев Ю. А. Ауторегуляция стрессового ответа микроорганизмов: автореф. дисс. ... д. б. н. М., 2011. 50 с. 
9. Орлова Т. И. Вторичные метаболиты микроорганизмов — потенциальный резерв фармацевтических препаратов / Т. И. Орлова, В. Г. Булгакова, А. Н. Полин // Антибиотики и химиотерапия. 2014. № 3-4. С. 39-44. 
10. Щербакова В. А. Анаэробные бактерии и археи в многолетнемерзлых отложениях Арктики: автореф. дисс. ... д. б. н. М., 2018. 48 с. 
11. Эль-Регистан Г. И. Адаптогенные функции внеклеточных ауторегуляторов микроорганизмов / Г. И. Эль-Регистан, А. Л. Мулюкин, Ю. А. Николаев, Н. Е. Сузина, В. Ф. Гальченко, В. И. Дуда // Микробиология. 2006. Том 75. № 4. С. 446-456. 
12. Erin K. Interkingdom Signaling: Deciphering the Language of Acyl Homoserine Lactones / K. Erin, А. Shiner, P. Kendra // Microbiology Reviews. 2005. Vol. 29. Pp. 935-947. 
13. Levin B. R. Non-Inherited Antibiotic Resistance / B. R. Levin, D. E. Rozen // Nature Reviews Microbiology. 2006. Vol. 4. Pp. 556-562. DOI: 10.1038/nrmicro1445