РЕЗЮМЕ.
Сравнительный анализ результатов экспериментальных исследований, направленных на оценку
использования биоремедиационного потенциала пробиотических штаммов Bacillus sp. в условиях острой интоксикации цинком и медью, свидетельствует о значительном снижении данных элементов в исследуемых образцах опытных групп. Максимальные сорбционные показатели при интоксикации цинком регистрируются на
применении B. subtilis 534 и составляют 60,51%, в то время как при интоксикации медью максимальные значения процента выведения составили 45,29% для B. cereus IP 5832 «Бактисубтил» и 45,88 % для B. subtilis ВКПМ
В 7048 и B. licheniformis ВКПМ В 7038 «Ветом 2».
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: биосорбция, цинк, медь, острая интоксикация.
Для цитирования: Сизенцов А.Н. Использование сорбционного потенциала пробиотических штаммов Bacillus sp. в условиях острой интоксикации цинком и медью. Микроэлементы в медицине. 2024;25(3):13−15. DOI: 10.19112/2413-6174- 2024-25-3-6.
ВВЕДЕНИЕ
В условиях возрастающего уровня техногенной нагрузки на окружающую среду возникает острая необходимость в поиске новых экологически безопасных методических подходов, направленных
на поддержание биологических систем различного уровня организации в пределах референтных физиологически значимых показателей. Несмотря на то, что многие тяжелые металлы являются эссенциально значимыми (Zn, Cu, Co и др.), поступление их в организм в дозах, превышающих пороговые
значения, приводит к развитию патологических состояний и накоплению в тканях свободных металлов (Plum et al., 2010). Многие микроорганизмы для борьбы с последствиями избытка цинка и меди
выработали широкий спектр защитных механизмов. Например, B. subtilis вырабатывает внеклеточное
полимерное вещество полигамма-глутамат (γ-PGA) в качестве защитного механизма в ответ на избыток цинка и меди (Deol et al., 2022).
Ц е л ь р а б о т ы – провести комплексную оценку эффективности применения пробиотических штаммов Bacillus sp. в условиях острой интоксикации цинком и медью в модельном эксперименте на крысах Wistar.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Блок экспериментальных исследований реализовали в условиях вивария на группах аналогах
крыс Wistar по 20 особей в каждой группе. Были сформированы 3 контрольные группы: К0 – интактная, К1 – интоксикация цинком (75 мг/кг), К2 –интоксикация Сu (50 мг/кг) и 6 опытных: О1 (Zn +
B. subtilis 534), О2 (Zn + B. cereus IP 5832), О3 (Zn + B. subtilis ВКПМ В 7048 и B. licheniformis ВКПМ
В 7038). В группах О4, О5 и О6 проводили модельную оценку эффективности применения бактериальных штаммов при интоксикации медью. В эксперименте использовали растворы солей ZnSO4 и
CuSO4, которые вводили однократно индивидуально натощак per os. Корректирующую терапию с
использованием пробиотических штаммов осуществляли по средству индивидуального введения
суспензии тестируемых штаммов на основе 0,7% NaCl в дозе 1 мл (не менее 1×109
КОЕ/мл) в течение
7 дней. Состояние животных оценивали в течение 21 суток с интервалом 7 суток на основании морфофизиологических, биохимических и иммунологических (показатели неспецифической резистентности) показателей крови, гистологического исследования органов мишеней (печень, селезенка) и содержания исследуемых элементов в тканях (кожный покров, мышечная и костная ткани).
РЕЗУЛЬТАТЫ
Ключевое значение в эксперименте имел показатель содержания тяжелых металлов в биологических образцах, так как его значение в опытных группах по отношению к группам интоксикации позволяло оценить уровень сорбционных характеристик бактериальных штаммов Bacillus sp. методом
атомно-абсорбционной спектрофотометрии.
При анализе итогового результата оценки сорбционных характеристик тестируемых бактериальных штаммов установлено, что уровень содержания исследуемых элементов в исследуемых биологических образцах группы контролей интоксикации значительно превышает показатели интактной
группы на 55,46 и 60,58% для цинка и меди соответственно. При этом максимальные достоверно значимые уровни локализации обоих элементов регистрируются в костной ткани – цинка на 75,46%
(р<0,01), меди – 64,06% (р<0,001), и кожном покрове на 35,71% (р<0,05) и 62,07% (р<0,01) соответственно по отношению к контролю интоксикации.
Курсовой прием пробиотических штаммов оказывает положительную динамику на уровень содержания исследуемых элементов в тканях, проявляющийся значительным снижением их уровня
вплоть до показателей интактной группы. При этом следует отметить, что наиболее активно бактериальные штаммы сорбируют и выводят из организма цинк. Максимальные показатели выведения регистрируются на фоне применения B. subtilis 534, применение которого позволило снизить концентрацию металла не только по отношению к контролю интоксикации, но и интактной группы на 60,51
и 11,32% соответственно. Процент выведения меди из организма животных тестируемыми штаммами
имеет относительно близкие значения в диапазоне от 41,18% (B. subtilis 534) до 45,88% (B. subtilis
ВКПМ В 7048 и B. licheniformis ВКПМ В 7038).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Обобщенный анализ результатов экспериментальных исследований свидетельствует о высоком
уровне биоаккумуляции цинка и меди в организме животных с превышением контрольных значений
на 55,46 и 60,58% соответственно. Потенциал и перспективность использования пробиотических
транзиторных штаммов рода Bacillus sp. свидетельствует о высоком уровне сорбции не только в желудочно-кишечном тракте, но и в организме в целом. Процент выведения цинка в опытных группах
составляет от 35,29 до 60,51%, меди – от 41,18 до 45,88%. При этом уровень сорбции имеет обратную
корреляционную зависимость, штаммы, обладающие максимальными показателями аккумуляции одного элемента показывают минимальный уровень сорбции другого.
Работа выполнена при поддержке государственного задания FSGU-2023-0007.
ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES
Plum L.M., Rink L., Haase H. The essential toxin: impact of zinc on human health. Int J Environ Res Public Health. 2010;
7(4): 1342–65. DOI: 10.3390/ijerph7041342.
Deol R., Louis A., Glazer H.L., et al. Poly-Gamma-Glutamic Acid Secretion Protects Bacillus subtilis from Zinc and Copper
Intoxication. Microbiol Spectr. 2022; 10(2): e0132921. DOI: 10.1128/spectrum.01329-21