Чутливість хвороботворних бактерій бджіл до зразка розчину міді і цитрату срібла

Abstract

У статті наведено результати досліджень антимікробної дії експериментального дезінфектану до мікроорганізмів різних морфологічних груп, які в даний час зумовлюють ентеробактеріози у бджіл. Для роботи були використані культури ентеробактерій бджіл: чиста культура мікроорганізмів виду Klebsiella Рneumoniae та природні (змішані) штами ентеробактерій, виділені від хворих бджолиних сімей з пасік Північно-Західного регіону України. Хворі бджолині сім’ї мали подібні клінічні ознаки – черевце у хворих бджіл – потовщене, заповнене фекальними масами, бджоли повільно рухалися, виявляли ураження лялечок серед запечатаного розплоду у весняно-літній період, злітання сімей у серпні-вересні. Розчин цитрату міді і цитрату срібла застосовували в нативному стані і в таких концентраціях – 1:2, 1:5, 1:10, розведених на стерильному 0,9% NaCl. Дослідження проводилися диско-дифузійним методом. Найбільш активний вплив зразка розчину цитрату міді та цитрату срібла реєструвався при нативному застосуванні на обидві досліджувані культури, причому зона просвітлення у змішаній культурі була достовірно більшою (на 28,8 %), ніж у чистій культурі виду Klebsiella Рneumoniae. Відмічена достовірна різниця між двома культурами мікроорганізмів (чистою та змішаною) при аналогічних розведеннях (1:2 і 1:10). Завдяки наявності генів, які кодують адгезини і зумовлюють формування біоплівки на поверхні середовища при культивуванні досліджуваних мікроорганізмів, яскраво виражена бактеріостатична дія нативного зразка. Такі зміни пояснюємо антимікробною дією AgNPs, пов’язаною з механізмами адгезіїї AgNPs до поверхні клітинної стінки і мембрани, проникненням AgNPs всередину клітини та пошкодженням внутрішньоклітинних структур (мітохондрій, вакуоль, рибосом) і біомолекул (білків, ліпідів і ДНК), індукуванням AgNPs клітинної токсичності і окислювального стресу,викликаного генерацією реактивних форм кисню (РФК) і вільних радикалів та модуляцією сигнальних шляхів трансдукції, що входить до складу експериментального зразка. Наночастки срібла, на відміну від міді, можуть бути легко синтезовані за допомогою фізичних, хімічних, електрохімічних та біологічних методів. Тому зростає попит на розробку ефективних та екологічно безпечних дезінфектантів у бджільництві. Подальші дослідження будуть спрямовані на встановлення токсичної дози LD50 AgNPs у садках бджіл з подальшим вивченням впливу певних доз у вуликах in vivo, що ймовірно проявить себе не тільки як органічний дезінфектант, а і як імуномодулятор, котрий стимулює організм бджоли, що сприяє пригніченню розвитку патогенних мікроорганізмів у вулику.

В статье приведены результаты исследований антимикробного действия экспериментального дезинфектану к микроорганизмам различных морфологических групп, которые в настоящее время вызывают энтеробактериозы у пчел. Для работы были использованы культуры энтеробактерий пчел: чистая культура микроорганизмов вида Klebsiella Рneumoniae и природные (смешанные) штаммы энтеробактерий, выделенные от больных пчелиных семей с пасек Северо-Западного региона Украины. Больные пчелиные семьи имели сходные клинические признаки – брюшко у больных пчел – утолщенное, заполненное фекальными массами, пчелы медленно двигались, проявляли поражение куколок среди запечатаного расплода в весенне-летний период, взлет семей в августе-сентябре. Раствор цитрата меди и цитрата серебра применяли в нативном состоянии и в таких концентрациях – 1:2, 1:5, 1:10, разведенных на стерильном 0,9% NaCl. Исследования проводились диско-диффузионным методом. Наиболее активное влияние образца раствора цитрата меди и цитрата серебра регистрировался при нативном применении на обе исследуемые культуры, причем зона просветления в смешанной культуре была достоверно больше (на 28,8%), чем в чистой культуре вида Klebsiella Рneumoniae. Отмечена достоверная разница между двумя культурами микроорганизмов (чистой и смешанной) при аналогичных разведениях (1:2 и 1:10). Благодаря наличию генов, кодирующих адгезины и обусловливающих формирование биопленки на поверхности среды при культивировании исследуемых микроорганизмов, ярко выражено бактериостатическое действие нативного образца. Такие изменения объясняем антимикробным действием AgNPs, связанным с механизмами адгезиии AgNPs к поверхности клеточной стенки и мембраны, проникновением AgNPs внутрь клетки и повреждением внутриклеточных структур (митохондрий, вакуоль, рибосом) и биомолекул (белков, липидов и ДНК), индуцированием AgNPs клеточной токсичности и окислительного стресса, вызванного генерацией реактивных форм кислорода (РФК) и свободных радикалов и модуляцией сигнальных путей трансдукции, что входит в состав экспериментального образца. Наночастицы серебра, в отличие от меди, могут быть легко синтезированы с помощью физических, химических, электрохимических и биологических методов. Поэтому растет спрос на разработку эффективных и экологически безопасных дезинфектантов в пчеловодстве. Дальнейшие исследования будут направлены на установление токсической дозы LD50 AgNPs в садках пчел с последующим изучением влияния определенных доз в ульях in vivo, вероятно проявит себя не только как органический дезинфекант, но и как иммуномодулятор, который стимулирует организм пчелы, способствует подавлению развития патогенных микроорганизмов в улье.

The article presents the studies’ results of the experimental disinfectan’s antimicrobial effect on microorganisms of various morphological groups that currently cause bees’ enterobacteriosis. For work, we used cultures of bee enterobacteria: a pure microorganisms culture of the species Klebsiella pneumoniae and natural (mixed) strains of enterobacteria excreted from sick bee colonies at apiaries in the North-Western region of Ukraine. Sick bees’ families had similar clinical signs – the abdomen in sick bees was thickened, filled with fecal matter, the bees moved slowly, noted damage to the pupae among the sealed brood in the spring and summer, and the families took off in August-September. A solution of copper and silver citrate was used in the native state and in such concentrations – 1:2, 1:5, 1:10, diluted in sterile 0.9 % NaCl. The studies were conducted by the disk-diffuse method. The most active influence of a copper and silver citrate solution sample was recorded with native use on both studied cultures, and the enlightenment zone in the mixed culture was significantly greater (by 28.8 %) than in the pure culture of the species Klebsiella pneumoniae. A significant difference was noted between the two cultures of microorganisms (pure and mixed) with similar dilutions (1:2 and 1:10). Due to the presence of genes encoding adhesins, they determine the formation of a biofilm on the surface of the medium during cultivation of the studied microorganisms, we have a pronounced bacteriostatic effect of the native sample. Such changes are explained by the antimicrobial action of AgNPs associated with the mechanisms of AgNPs adhesion to the surface of the cell wall and membrane, penetration of AgNPs into the cell and damage to intracellular structures (mitochondria, vacuole, ribosomes) and biomolecules (proteins, lipids and DNA), induction of cellular toxicity and oxidative stress AgNPs caused by the generation of reactive oxygen species (ROS) and free radicals and modulation of the signal transduction pathways, which is part of the experimental sample. Silver nanoparticles, unlike copper, can be easily synthesized using physical, chemical, electrochemical and biological methods. Therefore, there is a growing demand for the development of effective and environmentally friendly disinfectants in beekeeping. Further research will be aimed at evaluation a toxic dose of LD50 AgNPs in bee gardens, followed by studying the effect of certain doses in hives in vivo,probably not only as an organic disinfectant, but also as an immunomodulator that stimulates the bee’s body, helps to suppress the development of pathogenic microorganisms in the hive.