МОБИЛИЗАЦИЯ И КОНЪЮГАЦИЯ БАКТЕРИАЛЬНЫХ ПЛАЗМИД В КОСМОСЕ

© В.К.Ильин, М.Мергей, З.О.Соловьева, Л.В.Старкова, П.деБувер, Ж.Майонн, Д.Ханус, Е.А.Гуреева, И.Н.Лыков, С.А.Сафронова
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и проблемы космической медицины и биологии"
2004 г.

Известно, что в процессе изоляции групп людей в герметично замкнутом помещении в течение нескольких десятков дней происходит накопление детерминант резистентности к антибиотикам и патогенности. Эти детерминанты распространяются в составе конъюгативных плазмид или мобилизуются ими, в результате чего образуются плазмидные коитнтеграты, кодирующие множество свойств как резистентности к антибиотикам, так и патогенности. Целью наших исследований является оценка частоты переноса плазмид и их мобилизации в условиях космического полета.

Для исследований были выбраны штаммы микроорганизмов Rallstonia metallidurans Escerichia coli (в качестве представителей грамотрицательной микрофлоры) и Bacillus turingiensis (в качестве представителей грамположительной микрофлоры). Штаммы были разделены на три группы: доноры плазмид, неспособных переноситься самостоятельно; носители хелперной плазмиды, способной мобилизовывать конъюгативные плазмиды, и реципиенты. Эксперимент проводили в 2-х гибридизаторах Рекомб производства НПП «БиоТехСис». Один гибридизатор был предназначен для грамположительных культур, а другой для грамотрицательных. За сутки перед полетом в первую камеру гибридизаторов вносили донорские культуры, во вторую камеру - хелперные, в третью- реципиентные. Культуры находились в охлажденном состоянии до прибытия на МКС. На МКС культуры активизировались при температуре +37˚С и последовательно смешивались в гибридизаторах Рекомб: сначала донорские и хелперные культуры. Во время этого происходило проникновение плазмиды хелпера в донорские клетки и образование плазмидного коинтеграта (кондукция) или донорская плазмида проникала в хелперные клетки самостоятельно (донация), а на следующие сутки эта смесь поступала в камеру с реципиентом и донорская плазмида, мобилизованная этими двумя путями, поступала в реципиентные клетки. По возвращении биоматериала на Землю оценивали частоту мобилизации плазмид. Параллельно экспонировали бульонные культуры исследуемых штаммов в пробирках в аналогичных условиях. По окончании полета данные культуры смешивались так же, как и культуры в гибридизаторах Рекомб. Этот эксперимент служил контрольным к исследованиям с гибридизатором Рекомб, поскольку конъюгация в последнем случае происходила на Земле, а не в космосе.

Результаты исследований позволили придти к заключению, что у грамотрицательных микроорганизмов частота передачи плазмид и частота их мобилизации существенно не зависели от условий эксперимента. В целом данные, полученные в условиях космического полета и в условиях контроля, были соотносимы друг с другом. У грамположительных микроорганизмов, напротив, происходило уменьшение частоты мобилизации плазмид в условиях космоса.

Полученные данные подтверждают точку зрения, что грамположительная микрофлора более чувствительна к измененной среде обитания, чем грамотрицательная. Вместе с тем, риск образования в условиях космического полета штаммов, имеющих признаки госпитализма, в условиях эксплуатации орбитальных станций достаточно велик.