Афордоаньи Д. М., Валидов Ш. З., Агольцов В. А., Чернов А. Н. Сравнительное антимикробное действие цеолитов, содержащих металлы на Staphyloccocus aureus, Pseudomonas aeruginosa и Candida albicans // Научная жизнь. 2021. Т. 16. Вып. 8. С. 1178–1185. DOI: 10.35679/1991-9476-2021-16-8-1178-1185

Афорданьи Дэниел Мавуена, канд. биол. наук, науч. сотр., Татарский НИИАХП, Татарский НИИСХ – обособленные структурные подразделения ФГБУН ФИЦ «Казанский научный центр Российской академии наук»: Россия, 420111, г. Казань, ул. Лобачевского, д. 2/31, а/я 261.
Валидов Шамиль Завдатович, канд. биол. наук, ст. науч. сотр., Татарского НИИАХП – ФГБУН ФИЦ «Казанский научный центр Российской академии наук»: Россия, 420111, г. Казань, ул. Лобачевского, д. 2/31, а/я 261.
Агольцов Валерий Александрович, д-р ветеринар. наук, профессор, профессор кафедры «Болезни животных и ветеринарно-санитарная экспертиза», ФГБОУ ВО «Саратовский государственный аграрный университет им. Н. И. Вавилова»: Россия, 410012, г. Саратов, Театральная пл., 1.
Чернов Альберт Николаевич, д-р биол. наук, зав. отделом «Животноводство и ветеринария», гл. науч. сотр. Татарского НИИАХП – ФГБУН ФИЦ «Казанский научный центр Российской академии наук»: Россия, 420111, г. Казань, ул. Лобачевского, д. 2/31, а/я 261.

Тел.: (927) 403-63-00
E-mail: rt-kazan@mail.ru

Большое влияние на здоровье животных и человека оказывают патогенные биоагенты. Ежегодно растет количество микроорганизмов, которые представляют опасность для здоровья животных. Наряду с этим масштабное использование антибиотиков в сельском хозяйстве создает проблемы антибиотикорезистентности для патогенных биоагентов. Изыскание антимикробных препаратов в этой связи является приоритетной задачей. В результате поиск новых противомикробных препаратов, особенно антибиотиков, стал повсеместным для здоровья животных. В мире учеными по этой проблеме опубликовано много работ, посвященных Staphyloccocus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Candida albicans и др.. В эксперименте был использован цеолит фракции 0-0,2 мм сначала высушивали в течение 30 минут при 1000 C, и 1 г погружали в 200 мл 0,1 Н. растворов тяжелых металлов (AgNO₃, CuSO₄, Ni(NO₃)₂, Pb(CH₃COO)₂, ZnSO₄). Здесь мы получили модифицированный цеолитовый туф Ag, Cu, Ni, Pb и Zn, который мы протестировали на штаммах вышеупомянутых патогенов. Для обеспечения постоянной концентрации металлов в эксперименте полученный высушенный порошок разводили в 10 мл стерильной дистиллированной воды и энергично встряхивали перед помещением на поверхность среды с нанесенной культурой патогена. Среди всех синтетических цеолитов, протестированных на этих трех патогенах, антагонистическую активность проявлял цеолит, содержащий Ag+ и Cu⁺². Высокий антимикробный эффект Ag-цеолита наблюдался в отношении P. aeruginosa и C. albicans по сравнению с S. aureus. И наоборот, цеолит, содержащий медь, продемонстрировал более высокий антимикробный эффект в отношении S. aureus при меньшем воздействии на P. aeruginosa и почти не влиял на C. albicans. Неожиданно оказалось, что Ni-, Pb-и Zn-цеолиты не оказали никакого антагонистического действия на всех протестированных патогенах. Контрольный цеолит также не оказывал никакого воздействия на патогенные микроорганизмы.

микроорганизмы, эндофитные свойства, тяжелые металлы, биоремедиация, фиторемедиация, здоровье животных

Список литературы:

1. World Organisation for Animal Health (OIE) OIE-listed diseases. OIE; Paris: 2016. [accessed on 28 September 2016]. Available at: http://www.oie.int/animal-health-in-the-world/oie-listed-diseases-2016.

2. World Organisation for Animal Health (OIE) OIE-listed diseases. OIE; Paris: 2016. [accessed on 09 September 2021]. Available at: https://www.oie.int/en/what-we-do/standards/codes-and-manuals/terrestrial-code-online-access/?id=169&L=1&htmfile=chapitre_oie_listed_disease.htm
3. Roug, A., Byrne, B. A., Conrad, P. A. and Miller, W. A., 2013. Zoonotic fecal pathogens and antimicrobial resistance in county fair animals. Comparative Immunology, Microbiology and Infectious Diseases, 36(3), pp. 303-308.
4. Huber, H., Koller, S., Giezendanner, N., Stephan, R. and Zweifel, C., 2010. Prevalence and characteristics of meticillin-resistant Staphylococcus aureus in humans in contact with farm animals, in livestock, and in food of animal origin, Switzerland, 2009. Eurosurveillance, 15(16), p. 19542.
5. He J., Baldini R. L., Déziel E., Saucier M., Zhang Q., Liberati N. T., Lee D., Urbach J., Goodman H. M. and Rahme L. G., 2004. The broad host range pathogen Pseudomonas aeruginosa strain PA14 carries two pathogenicity islands harboring plant and animal virulence genes. Proceedings of the National Academy of Sciences, 101(8), pp. 2530-2535.
6. Smith D. J., Ramsay K. A., Yerkovich S. T., Reid D. W., Wainwright C. E., Grimwood K., Bell S. C. and Kidd T. J., 2016. P seudomonas aeruginosa antibiotic resistance in A ustralian cystic fibrosis centres. Respirology, 21(2), pp. 329-337.
7. Carlson, E.U.N.I.C.E., 1983. Effect of strain of Staphylococcus aureus on synergism with Candida albicans resulting in mouse mortality and morbidity. Infection and Immunity, 42(1), pp. 285-292.
8. Malic S., Rai S., Redfern J., Pritchett J., Liauw C. M., Verran J. and Tosheva L., 2019. Zeolite-embedded silver extends antimicrobial activity of dental acrylics. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 173, pp. 52-57.
9. Demirci, S., Ustaoğlu, Z., Yılmazer, G. A., Sahin, F. and Baç, N., 2014. Antimicrobial properties of zeolite-X and zeolite-A ion-exchanged with silver, copper, and zinc against a broad range of microorganisms. Applied Biochemistry and Biotechnology, 172(3), pp. 1652-1662.
10. Doyle, M., Feuerbaum, Е. A., Fox, K. R., Hinds, J., Thurston, D. E. and Taylor, P. W., 2009. Response of Staphylococcus aureus to subinhibitory concentrations of a sequence-selective, DNA minor groove cross-linking pyrrolobenzodiazepine dimer. Journal of antimicrobial chemotherapy, 64(5), pp. 949-959.
11. Van het Hoog M., Rast T. J., Martchenko M., Grindle S., Dignard, D., Hogues H., Cuomo C., Berriman M., Scherer S., Magee B. B. and Whiteway M., 2007. Assembly of the Candida albicans genome into sixteen supercontigs aligned on the eight chromosomes. Genome biology, 8(4), pp. 1-11.
12. Garratt I., Aranega-Bou P., Sutton J. M., Moore G. and Wand M. E., 2021. Long-Term Exposure to Octenidine in a Simulated Sink Trap Environment Results in Selection of Pseudomonas aeruginosa, Citrobacter, and Enterobacter Isolates with Mutations in Efflux Pump Regulators. Applied and Environmental Microbiology, 87(10), pp.e00210-21.
13. Sánchez M. J., Mauricio J. E., Paredes A. R., Gamero P. and Cortés D., 2017. Antimicrobial properties of ZSM-5 type zeolite functionalized with silver. Materials Letters, 191, pp. 65-68.
14. Nikawa H., Yamamoto T., Hamada T., Rahardjo M. B., Murata H., & Nakanoda S. (1997). Antifungal effect of zeolite‐incorporated tissue conditioner against Candida albicans growth and/or acid production. Journal of oral Rehabilitation, 24(5), 350-357.
15. Cerrillo J. L., Palomares A. E., Rey F., Valencia S., Palou L. and Pérez-Gago M. B., 2017. Ag-zeolites as fungicidal material: Control of citrus green mold caused by Penicillium digitatum. Microporous and Mesoporous Materials, 254, pp. 69-76.
16. Yao G., Lei, J., Zhang W., Yu C., Sun Z., Zheng S. and Komarneni S., 2019. Antimicrobial activity of X zeolite exchanged with Cu 2+ and Zn 2+ on Escherichia coli and Staphylococcus aureus. Environmental Science and Pollution Research, 26(3), pp. 2782-2793.
17. Hrenovic J., Milenkovic J., Ivankovic T. and Rajic N., 2012. Antibacterial activity of heavy metal-loaded natural zeolite. Journal of hazardous materials, 201, pp. 260-264.

COMPARATIVE ANTIMICROBIAL EFFECT OF ZEOLITES CONTAINING METALS ON STAPHYLOCCOCUS AUREUS, PSEUDOMONAS AERUGINOSA AND CANDIDA ALBICANS

Afordanyi Daniel Mavuena, Cand. of Biol. Sci., Researcher, Tatar NIIAHP, Tatar NIISH - separate structural subdivisions of the Kazan Scientific Center of the Russian Academy of Sciences, Kazan, Russia.
Validov Shamil Zavdatovich, Cand. of Biol. Sci., Senior Researcher, Tatar NIIAHP - separate structural subdivisions of the Kazan Scientific Center of the Russian Academy of Sciences, Kazan, Russia.
Agoltsov Valery Aleksandrovich, Dr. of Vet. Sci., Prof., Prof. of the Depart. of Animal Diseases and Veterinary and Sanitary Expertise, Saratov State Agrarian University named after N. I. Vavilov, Saratov, Russia.
Chernov Albert Nikolaevich, Dr. of Biol. Sci., Head of the Depart. of Animal Husbandry and Veterinary Medicine, Chief Researcher Tatar NIIAHP - separate structural subdivisions of the Kazan Scientific Center of the Russian Academy of Sciences, Kazan, Russia.

Keywords: microorganisms, endophytic properties, heavy metals, bioremediation, phytoremediation, animal health.

Abstract. Pathogenic bioagents have a great influence on the health of animals and humans. Every year, the number of microorganisms that pose a threat to animal health is growing. Along with this, the large-scale use of antibiotics in agriculture creates problems of antibiotic resistance for pathogenic bioagents. The search for antimicrobials in this regard is a priority. As a result, the search for new antimicrobials, especially antibiotics, has become ubiquitous for animal health. In the world, scientists on this problem have published many works devoted to Staphyloccocus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Candida albicans, etc. 200 ml of 0.1 N solutions of heavy metals (AgNO₃, CuSO₄, Ni(NO₃)₂, Pb(CH₃COO)₂, ZnSO₄). Here we obtained a modified Ag, Cu, Ni, Pb and Zn zeolite tuff, which we tested on strains of the aforementioned pathogens. To ensure a constant concentration of metals in the experiment, the obtained dried powder was diluted in 10 ml of sterile distilled water and vigorously shaken before being placed on the surface of the medium with the applied pathogen culture. Among all synthetic zeolites tested on these three pathogens, zeolite containing Ag+ and Cu⁺² exhibited antagonistic activity. A high antimicrobial effect of Ag zeolite was observed against P. aeruginosa and C. albicans compared to S. aureus. Conversely, copper-containing zeolite showed a higher antimicrobial effect against S. aureus with less effect on P. aeruginosa and almost no effect on C. albicans. Surprisingly, Ni-, Pb- and Zn-zeolites did not have any antagonistic effect on all tested pathogens. The control zeolite also had no effect on pathogens.