Главная Б/у авто Опасность рядом: коварные бактерии-хищники в толще прудового ила. Бактерии-хищники будут охотиться на болезнетворные микроорганизмы, стойкие к антибиотикам Хищные бактерии примеры

Опасность рядом: коварные бактерии-хищники в толще прудового ила. Бактерии-хищники будут охотиться на болезнетворные микроорганизмы, стойкие к антибиотикам Хищные бактерии примеры

Ответ оставил Гость

Крайне своеобразная группа хитцпых нитчатых бактерий впервые описана на уровне порядкаCyclobacteriales советским микробиологом Б. В. Перфильевым.
Клетки этих бактерий постоянно соединены плазмодесмами. Большие группы клеток погружены в слизьи обладают способностью Согласованно двигаться. В род диктиобактерий (Dictiobacter) были включеныбактерии, образующие микроскопические скопления - бактериальные колонии, состоящие из 100- 200отдельных довольно мелких клеток (1-6 мкм), связанных плазмодесмами (мостиками). Центральнаяполость этой группы заполнена гомогенной жидкостью. Во время движения колония захватывает живыемикроорганизмы и переваривает их.
Представители другого рода хищных бактерий - циклобактер (Cyclobacter) представляют собой такжемногоклеточные колонии палочек. Одной из трех стадий в цикле развития является «сетчатоарканная», когдабактерия охотится, обволакивая жертву «коконом» из клеток и разрушает ее.
Третьим родом хищных бактерий является тератобактер (Teratobacter, рис. 68). Б. В. Перфильевнаблюдал у этой бактерии ловчее приспособление в виде петель, которое облегчает улавливание жертв, какправило, нитчатых бактерий (в частности, Beggiatoa).
Бактерии, подобные описанным, довольно легко обнаружить при постановке простейших опытов. Достаточно внести в колбу с водой небольшое количество богатой органическим веществом почвы или ила, чтобы спустя 10- 15 дней на поверхности воды обнаружить микроскопления клеток, соединенныхплазмодесмами в большие группы. Такая форма роста известна также под названием бактодерм, и радиобъективности следует отметить, что убедительных доказательств в пользу хищной природы подобныхскоплений (микроколоний) все еще недостаточно. Само существование таких многоклеточных агрегатов невызывает сомнения и является формой существования в природе обычных сапрофитных бактерий.
Другим примером сложных нитчатых объединений клеток могут служить обнаруженные В. И. Дудой(1972) анаэробные неспорообразующие бактерии, формирующие сложно организованные колонии, состоящие из клеток, упорядоченных в нити, взаимно переплетенных. На почвенных частицах, взятых вкачестве питательной среды, эти бактерии образуют воздушные колонии, напоминающие колонииактиномицетов. При просмотре в сканирующем электронном микроскопе (микроскоп, работающий попринципу отраженного луча) видна сетчатая структура колоний.
Отдельные клетки соединены между собой с помощью перетяжек. Из-за задержки в делении клетокперетяжки сохраняются долго. Некоторые колонии таких организмов имеют вид белого пушка, другие - окрашены. Они образованы клетками разных размеров. Эти организмы могут расти на поверхности стекла иминералов в камерах, насыщенных парами воды. Возможно, такие микроколонии способны активноадсорбировать пары воды и запасать впрок, так как огромная «ворсистая» поверхность этих колоний вполнесоответствует такой задаче. Большинство этих организмов могут развиваться на почвенных средах(агаризованная почва) с добавлением витаминов и других факторов роста.
Хищные бактерии отражают экологически адекватную (соответствующую среде обитания), по необязательную форму роста. По-видимому, близки к этой группе и анаэробные нитчатые бактерии.

Быстрое распространение устойчивых к антибиотикам штаммов патогенных бактерий заставляет медиков и биологов искать новые подходы к борьбе с инфекциями. Одним из них может стать использование хищной бактерии Bdellovibrio . Эксперименты на личинках рыбы данио-рерио показали, что инъекция бделловибрионов повышает выживаемость личинок, зараженных патогенной бактерией Shigella flexneri . Хищный микроб проникает в клетки шигеллы и убивает их, снижая численность болезнетворных бактерий до такого уровня, с которым уже способна справиться иммунная система хозяина. При этом сами бделловибрионы не вредят здоровью рыбы. Они размножаются только в клетках своих жертв - патогенных бактерий, а затем постепенно элиминируются иммунной системой. Исследование показало принципиальную возможность эффективного применения бделловибрионов для лечения инфекций внутренних органов, вызываемых грамотрицательными бактериями.

В истории человечества был краткий миг, когда многим экспертам показалось, что проблема инфекционных заболеваний, вызываемых бактериями, решена раз и навсегда. Это было сразу после начала широкого применения антибиотиков. Но вскоре пришло разочарование: оказалось, что микробы способны быстро вырабатывать устойчивость к антибиотикам. Постепенно стало ясно, что для того, чтобы не проиграть эволюционную гонку вооружений с болезнетворными микроорганизмами, нужно не только разрабатывать новые антимикробные средства взамен тех, к которым микробы уже приобрели устойчивость, но и придумывать принципиально новые стратегии борьбы с инфекциями. В частности, большие надежды возлагаются на разработку «биологического оружия» против бактерий, то есть на использование их природных врагов, таких как бактериофаги (см.: К. Мирошников. Пожиратели бактерий ; интервью с К. Севериновым: Бактериофаги в борьбе с заражением продуктов).

Еще один естественный враг многих болезнетворных микробов - хищные бактерии, самой изученной из которых является Bdellovibrio bacteriovorus . Бделловибрионы проникают в клетку бактерии-жертвы, убивают ее (при этом клетка приобретает характерную округлую форму) и некоторое время размножаются в ней, а затем выходят на поиски новых жертв (рис. 1). В отличие от бактериофагов, обладающих высокой специфичностью (из-за этого вирус, эффективный против одного штамма патогенов, часто оказывается бесполезен против других), бделловибрионы успешно расправляются с широким кругом грамотрицательных бактерий , в том числе - с возбудителями опасных заболеваний. Bdellovibrio не использует специфические поверхностные белки жертвы для ее идентификации и не подбирает индивидуальных молекулярных «ключей» для атаки. Поэтому бактериям-жертвам должно быть труднее защититься от этого хищника, чем от антибиотика или фага (подобно тому, как мышам легче выработать устойчивость к яду, чем к кошке). Действительно, бесспорных случаев выработки у бактерий-жертв наследственной устойчивости к бделловибрионам пока не обнаружено.

Эти особенности делают бделловибрионов потенциально перспективным антибактериальным средством. Впрочем, за 53 года с момента их открытия (H. Stolp, M. P. Starr, 1963. Bdellovibrio bacteriovorus gen. et sp. n., a predatory, ectoparasitic, and bacteriolytic microorganism) дело так и не дошло до практического применения. Может быть, всё дело в том, что распространение устойчивых к антибиотикам патогенных бактерий еще не приобрело по-настоящему угрожающих масштабов. Но исследования в этом направлении потихоньку ведутся (R. E. Sockett, C. Lambert, 2004. Bdellovibrio as therapeutic agents: a predatory renaissance?).

Судя по имеющимся данным, бделловибрионы сами по себе безвредны для позвоночных. Показано, что пероральное применение бделловибрионов снижает численность сальмонелл в пищеварительном тракте цыплят (R. J. Atterbury et al., 2011. Effects of Orally Administered Bdellovibrio bacteriovorus on the Well-Being and Salmonella Colonization of Young Chicks), а введение их в легкие крыс помогает вылечить пневмонию, вызванную бактерией Klebsiella pneumoniae (K. Shatzkes et al., 2016. Predatory Bacteria Attenuate Klebsiella pneumoniae Burden in Rat Lungs). Кроме того, есть данные, указывающие на эффективность бделловибрионов как средства против глазных инфекций (R. M. Q. Shanks, D. E. Kadouri, 2014. Predatory prokaryotes wage war against eye infections).

Новое исследование британских микробиологов, результаты которого опубликованы в журнале Current Biology , впервые показало возможность эффективного применения инъекций бделловибрионов для борьбы с инфекциями внутренних органов.

Авторы работали с одним из классических объектов экспериментальной биологии - личинками рыб данио-рерио (см. также: Zebrafish). Среди достоинств этой модели - прозрачность, благодаря которой можно наблюдать за бактериями прямо внутри живых рыбок, а также редкостная живучесть, позволяющая исследователям подвергать их самым причудливым манипуляциям.

В экспериментах использовались бделловибрионы, помеченные красной флуоресцентной меткой (mCherry), и устойчивый к антибиотикам (стрептомицину и карбенициллину) штамм патогенной бактерии Shigella flexneri , помеченный зеленой меткой (GFP). Бактерий вводили в желудочек заднего мозга личинкам трехдневного возраста. У здоровых личинок в спинномозговой жидкости нет ни бактерий, ни лейкоцитов, поэтому там удобно следить за развитием инфекции и иммунным ответом.

Для начала исследователи убедились, что инъекция бделловибрионов сама по себе не вредит здоровью личинок. В отсутствие других бактерий хищные микробы не могут размножаться, и их численность в мозге постепенно снижается. Опыты с трансгенными рыбками, у которых флюоресцентными метками были помечены макрофаги и нейтрофилы , позволили установить, что эти клетки проникают в спинномозговой канал и заглатывают бделловибрионов. Впрочем, сильной воспалительной реакции при этом не возникает и жизнеспособность личинок не снижается. Через двое суток после инъекции в рыбке практически не остается бделловибрионов.

В отсутствие бделловибрионов введенная в мозг шигелла быстро размножается, что приводит к гибели 70–75% личинок в течение 72 часов. Однако если через 30–90 минут после заражения впрыснуть в мозг личинке порцию бделловибрионов, то численность шигеллы начинает снижаться, а выживаемость рыбок заметно возрастает (рис. 2). При этом бделловибрионов поначалу становится больше, потому что они размножаются внутри своих жертв, но затем, когда жертв не остается, численность Bdellovibrio тоже быстро сходит на нет.

При помощи конфокального микроскопа удалось разглядеть, что бделловибрионы в мозге живых личинок действительно атакуют шигелл и размножаются в их клетках, которые при этом приобретают характерную округлую форму (рис. 3).

Дополнительные эксперименты с рыбками, лишенными лейкоцитов (у этих рыб на ранних стадиях развития блокировали работу гена, необходимого для развития лейкоцитов), показали, что таким рыбам бделловибрионы тоже помогают бороться с инфекцией, однако наибольшая выживаемость инфицированных личинок наблюдается в том случае, если у них и иммунная система в порядке, и инъекция хищных бактерий была сделана вовремя (рис. 4).

Таким образом, иммунная система и бделловибрионы объединяют свои усилия в борьбе с патогенными бактериями. Итоговая реконструкция процессов, происходящих в мозге зараженной рыбки, показана внизу на рис. 2.

Данное исследование, наряду с другими, подтверждает, что хищные бактерии в будущем могут стать надежными помощниками медиков в борьбе с патогенными микроорганизмами, устойчивыми к антибиотикам.

Крайне своеобразная группа хитцпых нитчатых бактерий впервые описана на уровне порядка Cyclobacteriales советским микробиологом Б. В. Перфильевым.

Клетки этих бактерий постоянно соединены плазмодесмами. Большие группы клеток погружены в слизь и обладают способностью Согласованно двигаться. В род диктиобактерий (Dictiobacter) были включены бактерии, образующие микроскопические скопления - бактериальные колонии, состоящие из 100- 200 отдельных довольно мелких клеток (1-6 мкм), связанных плазмодесмами (мостиками). Центральная полость этой группы заполнена гомогенной жидкостью. Во время движения колония захватывает живые микроорганизмы и переваривает их.

Представители другого рода хищных бактерий - циклобактер (Cyclobacter) представляют собой также многоклеточные колонии палочек. Одной из трех стадий в цикле развития является «сетчатоарканная», когда бактерия охотится, обволакивая жертву «коконом» из клеток и разрушает ее.

Третьим родом хищных бактерий является тератобактер (Teratobacter, рис. 68). Б. В. Перфильев наблюдал у этой бактерии ловчее приспособление в виде петель, которое облегчает улавливание жертв, как правило, нитчатых бактерий (в частности, Beggiatoa).

Бактерии, подобные описанным, довольно легко обнаружить при постановке простейших опытов. Достаточно внести в колбу с водой небольшое количество богатой органическим веществом почвы или ила, чтобы спустя 10- 15 дней на поверхности воды обнаружить микроскопления клеток, соединенных плазмодесмами в большие группы. Такая форма роста известна также под названием бактодерм, и ради объективности следует отметить, что убедительных доказательств в пользу хищной природы подобных скоплений (микроколоний) все еще недостаточно. Само существование таких многоклеточных агрегатов не вызывает сомнения и является формой существования в природе обычных сапрофитных бактерий.

Другим примером сложных нитчатых объединений клеток могут служить обнаруженные В. И. Дудой (1972) анаэробные неспорообразующие бактерии, формирующие сложно организованные колонии, состоящие из клеток, упорядоченных в нити, взаимно переплетенных. На почвенных частицах, взятых в качестве питательной среды, эти бактерии образуют воздушные колонии, напоминающие колонии актиномицетов. При просмотре в сканирующем электронном микроскопе (микроскоп, работающий по принципу отраженного луча) видна сетчатая структура колоний (табл. 38).

Отдельные клетки соединены между собой с помощью перетяжек. Из-за задержки в делении клеток перетяжки сохраняются долго. Некоторые колонии таких организмов имеют вид белого пушка, другие - окрашены. Они образованы клетками разных размеров. Эти организмы могут расти на поверхности стекла и минералов в камерах, насыщенных парами воды. Возможно, такие микроколонии способны активно адсорбировать пары воды и запасать впрок, так как огромная «ворсистая» поверхность этих колоний вполне соответствует такой задаче. Большинство этих организмов могут развиваться на почвенных средах (агаризованная почва) с добавлением витаминов и других факторов роста.

Хищные бактерии отражают экологически адекватную (соответствующую среде обитания), по не обязательную форму роста. По-видимому, близки к этой группе и анаэробные нитчатые бактерии.

Жизнь растений: в 6-ти томах. - М.: Просвещение. Под редакцией А. Л. Тахтаджяна, главный редактор чл.-кор. АН СССР, проф. А.А. Федоров . 1974 .

«Бактерии, питающиеся сырым мясом!» - несмотря на кажущуюся опасность подобного заголовка, большинство людей не должно бояться, что именно их в качестве жертвы выберут так называемые плотоядные бактерии , считают эксперты. «В США ежегодно отмечается всего лишь порядка 10-12 тысяч случаев заражения данными микроорганизмами, а это очень мало»,- говорит доктор Паскаль Джеймс Имерато, декан Школы общественного здравоохранения при Медицинском центре Нью-Йоркского университета

Некротизирующий фасциит , вызываемый плотоядными бактериями, развивается, когда определенные виды микроорганизмов проникают через кожу и поражают кровеносную систему, уничтожая в конечном итоге мышечную и жировую ткань.

Группу риска по данному заболеванию составляют лица с ослабленным иммунитетом, в частности пожилые люди, диабетики, лица, принимающие иммунодепрессанты, а также люди, длительное время находящиеся в тесном контакте друг с другом, что наблюдается, например, в командных видах спорта. «Но, - добавляет Императо, - иногда болезнь ведет себя непредсказуемо и безо всяких видимых причин поражает абсолютно здоровых молодых людей». Это произошло, например, с тремя относительно молодыми людьми в юго-восточной части США.

В первом случае это была 24-летняя аспирантка из Джорджии. В результате она оказалась на аппарате искусственной вентиляции легких с ампутированной ступней. Инфекция попала в ее организм, когда она порезала ногу, катаясь на самодельной канатной дороге.

Любая инфекция, кажущаяся поначалу незначительной, но неминуемо прогрессирующая до покраснения и распухания, требует визита к доктору, в особенности, если она сопровождается диареей и рвотой.

Следующая 33-летняя жертва, по стечению обстоятельств также из Джорджии. Человек перенес уже пять операций, имеет два фунта омертвевшей ткани в паховой области и до сих пор нуждается в пересадке кожи и восстановительной хирургии.

Третий пациент - 36-летняя мать новорожденных близнецов из Северной Каролины, перенесшая на данный момент семь операций и все еще остающаяся в критическом состоянии.

Некротизирующий фасциит вызывается довольно распространенными бакериями: Streptococcus и Staphylococcus aureus . Хотя, по словам Императо, эта болезнь может развиться в результате инфицирования одновременно несколькими бактериями. Случается - правда довольно редко - некротизирующий фасциит развивается на фоне заражения вирусом ветряной оспы.

«В большинстве случаев инфекция развивается очень быстро, но так же быстро купируется, поскольку иммунного ответа человека бывает достаточно, чтобы не дать инфекции прогрессировать до стадии некротического омертвения тканей», - говорит Императо.

В худшем случае болезнь способна повлечь за собой ампутацию, и даже смерть, что случается в 10-20% от общего числа инфицированных.

Как в случае с аспиранткой из Джорджии, инфекция обычно начинается с совершенно безобидного пореза, царапины или иной травмы, на месте которой образуется опухоль, затем абсцесс, распространяющийся на фасции.

Но не все так страшно. Бактерии, вызывающие эту инфекцию, чувствительны к множеству антибиотиков при условии раннего начала антибактериальной терапии. Если же антибиотики бессильны - то врачи смогут удалить омертвевшие ткани хирургическим путем.

«Если вы занимаетесь командными видами спорта, то следует придерживаться элементарных гигиенических правил: тщательно мыться после занятий, не пользоваться общими полотенцами, использовать парфюмерные средства на основе спирта. Любая инфекция, кажущаяся поначалу незначительной, но неминуемо прогрессирующая до покраснения и распухания, требует визита к доктору, в особенности, если она сопровождается диареей и рвотой», - советует Императо.

05.12.2016 по материалам Элементы большой науки

Рис. 2. Численность шигелл в мозге личинки в отсутствие бделловибрионов растет (три левые фотографии ; шигеллы помечены зеленой флюоресцентной меткой; hpi - часы после заражения; PBS - натрий-фосфатный буфер). После инъекции бделловибрионов численность шигелл снижается (три правые фотографии ; бделловибрионы помечены красной меткой). Внизу показана реконструкция событий, происходящих в мозге зараженной личинки. В отсутствие бделловибрионов шигеллы быстро размножаются, клетки иммунной системы не могут справиться с таким количеством патогенных бактерий, и рыбка погибает. Бделловибрионы охотятся на шигелл и снижают их численность до такого уровня, при котором иммунная система в состоянии подавить инфекцию. Изображение из обсуждаемой статьи в Current Biology .

Александр Марков