doi: 10.15389/agrobiology.2013.6.55rus

УДК 579.6:579.842.14:57.012:57.086

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА L-ТРАНСФОРМАЦИИ В ПОПУЛЯЦИИ САЛЬМОНЕЛЛ МЕТОДАМИ ЭЛЕКТРОННОЙ И ЛАЗЕРНОЙ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННОЙ МИКРОСКОПИИ

А.Ю. АРСЕНЮК1, И.Б. ПАВЛОВА1, П.С. ИГНАТЬЕВ2

Существование бактерий в отсутствие клеточной стенки — весьма своеобразное и широко распространенное явление, к которому неприменимы принципы классической микробиологии. L-трансформация бактерий с образованием L-форм затрудняет обнаружение патогенов и служит причиной многочисленных ложноотрицательных заключений по результатам биопроб, так как L-формы находятся в некультивируемом состоянии. Процесс L-трансформации при воздействии абиотического (тетрациклин) и биотического (биологически активные вещества Bacillus subtilis) факторов, а также реверсию нестабильных L-форм исследовали в популяции Salmonella enterica serovar typhimurium методами просвечивающей и сканирующей электронной (ПЭМ и СЭМ), а также лазерной модуляционной интерференционной (МИМ) микроскопии. Выявлены закономерные морфологические признаки L-форм, способных реверсировать в исходное состояние. С появлением методов оптической микроскопии, обладающих сверхразрешением, стало доступно изучение процесса L-трансформации в режиме реального времени на живых бактериях (без фиксации и окрашивания). Полученные на лазерном интерференционном микроскопе МИМ-321 (Россия) трехмерные фазовые портреты позволили не только однозначно идентифицировать L-формы бактерий, но и с высокой точностью определить их основные морфологические параметры (диаметр, периметр, высота, площадь, объем). С применением современных алгоритмов обработки этих данных внутри нестабильных L-форм зарегистрированы кольцевые структуры, идентифицированные нами как ДНК. Гетероморфизм со всеми проявлениями L-трансформации характерен для патогенных и условно патогенных бактерии (как в норме, так и при действии любых абиотических и биотических факторов), что способствует выживанию вида. Изучение биологических особенностей L-трансформации имеет важное значение для понимания процессов существования потенциальных резервуаров возбудителей в природе, а также в патогенезе рецидивов хронических заболеваний.

Ключевые слова: L-трансформация, гетероморфизм, биологическая изменчивость, абиотические и биотические факторы, биологически активные вещества, популяции патогенных бактерий, стабильные и нестабильные L-формы, реверсия, просвечивающая и сканирующая электронная микроскопия, лазерная интерференционная микроскопия.

 

Полный текст

Рисунки

 

EXAMINATION OF L-TRANSFORMATION IN Salmonella BY ELECTRON AND LASER INTERFERENCE MICROSCOPY

A.Yu. Arsenyuk1, I.B. Pavlova1, P.S. Ignat'ev2

The existence of bacteria without a cell wall was found to be a quite specific and widespread phenomenon, which could not be explained in terms of classical microbiology. The L-transformation of bacteria makes difficult determining the athogens and leads to the false-negative conclusions of biological assays because of L-forms are in uncultivated state. The L-transformation caused by abiotic (tetracycline) and biotic (Bacillus subtilis) factors as well as reversion of L-forms were studied in Salmonella enterica serovar typhimurium population using transmission electron and laser interference microscopy. The morphological parameters of L-forms, which are able to reverse in an initial state, were revealed. Development of super-resolution optical microscopy methods makes possible conducting real-time studies of L-transformation with the living non-modified bacteria. The 3D phase portraits obtained using laser interference microscope MIM-321 make it possible to identify L-forms clearly as well as to determine its basic morphological parameters (diameter, perimeter, height, surface, volume). The ring shaped structures (supposedly identified as DNA) were detected using the modern algorithms of signal processing. It is important to note that heteromorphism including all stages of L-transformation is inherent for all pathogenic and conditionally pathogenic bacteria (both in normal conditions and under biotic and abiotic factors treatment) to provide population survival. The study of L-transformation is extremely important for understanding of potentially infectious agent’s reservoirs as well as chronic disease relapses in vivo.

Keywords: L-transformation, heteromorphism, biological variability, abiotic and biotic agents, BAS, pathogenic bacteria populations, stable and unstable L-forms, reversion, electron microscopy, interference microscopy.

1ГНУ Всероссийский НИИ ветеринарной санитарии,
гигиены и экологии Россельхозакадемии,

123022 Россия, г. Москва, Звенигородское ш., 5,
e-mail: aarsenuk@gmail.com;
2ООО «Лаборатории АМФОРА»,
123007 Россия, г. Москва, ул. 5-я Магистральная, 11, офис 18,
e-mail: ips@amphoralabs.ru

Поступила в редакцию
24 апреля 2013 года

 

Оформление электронного оттиска

назад в начало