CC BY
279
УДК 57.083.332
ВОЗДЕЙСТВИЕ ЭФИРНЫХ МАСЕЛ СИБИРСКОГО РЕГИОНА НА УСЛОВНО-ПАТОГЕННЫЕ МИКРООРГАНИЗМЫ
© Е.Г. Струкова, А.А. Ефремов , А.А. Гонтова, Л. С. Соколова
Сибирский федеральный университет, пр. Свободный, 79, Красноярск, 660041 (Россия) E-mail: AEfremov@sfu-kras.ru
Исследовано воздействие эфирных масел некоторых дикорастущих растений Сибири на ряд штаммов условнопатогенных микроорганизмов. Определена минимальная подавляющая концентрация эфирных масел на штаммы Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Proteus vulgaris, Klebsiella pneumoniae, Klebsiella pneumoniae 204, Acinetobacter calcoaceticus, Staphylococcus aureus 209, Staphylococcus aureus MRSA, Staphylococcus aureus.
Ключевые слова: бактерицидная активность, эфирные масла, минимальная подавляющая концентрация.
Введение
Наблюдающееся расширение спектра возбудителей внутрибольничных инфекций, изменение их биологических свойств, устойчивость к антибиотикам и высокий уровень заболеваемости населения делают актуальным выявление альтернативных средств, обладающих широким спектром действия на патогенную или условно-патогенную микрофлору. Одним из таких средств являются биологически активные вещества растительного происхождения - растительные ароматические биорегуляторы (РАБ), к которым относятся также эфирные масла [1-4].
Бактерицидная активность эфирных масел известна с давних пор. Растительные экстракты и эфирные масла с асептической целью применялись в народной медицине многих стран. Сообщается об бактерицидных свойствах более 1000 видов растений (эвкалипт, черемуха, тополь, горчица и др.), некоторые из них используются для профилактики и лечения дерматомикозов и других грибковых поражений [5-6]. В связи с этим поиск и разработка природных антифунгальных и фунгицидных средств растительного происхождения являются актуальной задачей.
Эфирные масла представляют собой сложную смесь, состоящую из нескольких сот компонентов, об активности которых в отдельности судить очень сложно. Тем не менее известно, что микробы при длительном контакте с эфирными маслами фактически не вырабатывают к ним устойчивости. Если рассмотреть этот вопрос на клеточном уровне, то можно констатировать, что эфирные масла организовывают для микробов такую среду обитания, в которой они не могут нормально развиваться и гибнут, не приспособившись к новым соглашениям.
Эфирные масла, скорее всего, действуют деструктивно на цитоплазматические мембраны микроорганизмов, снижают их проницаемость, уменьшая активность аэробного дыхания микробов, т.е. наблюдается их антибиотическое влияние через модификацию затаенной среды организма [7-9]. Модифицируя, изменяя экологические соглашения, которые допускали эволюционирование микробов, их патогенное становление, эфирные масла противодействуют их выживанию, не давая допустимости создать защиту или адаптироваться к агрессивному агенту. Более того, они препятствуют возрождению микробов - как немедленному, так и спустя длительное время. Таким образом, не происходит изменений в генетическом агрегате микробных клеток, т.е. эфирные масла не обладают мутагенным действием [6].
* Автор, с которым следует вести переписку.
Кроме того, что эфирные масла угнетают жизнедеятельность патогенных микроорганизмов, они также способствуют проникновению антибиотиков в клетки человека и этим дают возможность снизить дозы антибиотиков при тяжелых заболеваниях. Установлено, что наибольший противомикробный эффект проявляют сочетания базилика, лимона, лаванды и других эфирных масел с антибиотиками, при этом действие последних повышается в 4-10 раз [7].
Экспериментально доказано, что антимикробное действие эфирных масел распространяется практически на все группы микроорганизмов. Отмечено, что на кокковидные микроорганизмы эфирные масла влияют активнее, чем на палочковидные бактерии. Наибольшей резистентностью к биологически активным веществам растительного происхождения обладают вульгарный протей, синегнойная палочка, клебсиеллы [10].
В последние годы отчетливо проявляется тенденция к научным разработкам по использованию эфирных масел для оптимизации среды обитания людей [11-13]. Учитывая тот факт, что в Сибири произрастает достаточное количество растений, имеющих в своем составе эфирные масла, представляло интерес исследовать состав получаемых эфирных масел наиболее информативным методом - хромато-масс-спектрометрией, а также определить их бактерицидную активность, которая выражается минимальной подавляющей концентрацией.
Экспериментальная часть
Для скрининга бактерицидной активности эфирных масел были использованы дикорастущие растения, произрастающие на территории Сибирского региона в достаточно большом количестве и содержащие в своем составе более 1% эфирного масла. Это представители семейства сосновых (Pinaceae) - пихта сибирская, сосна сибирская, можжевельник обыкновенный, дягиль лекарственный, мелисса лекарственная, мята перечная, укроп пахучий, тимьян енисейский.
Эфирные масла этих растений получали методом парогидродистиляции из воздушно-сухого сырья в течение периода, обеспечивающего полное выделение всех компонентов масла [14-18], хранили в темных флаконах в холодильнике при температуре не более 4-5 °С.
Выход, основные физико-химические свойства и компонентный состав полученных масел приведен в [14-18].
Бактерицидную активность определяли методом серийных разведений в 0,5 мл питательного бульона [19]. В качестве тест-культур использовали штаммы возбудителей госпитальных инфекций: Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumoniae, Klebsiella 204, Acinetobacter calcoaceticus, Staphylococcus aureus 209, Staphylococcus aureus MRA, Proteus vulgaris, Staphylococcus aureus. Штаммы тест-культур предоставляла Красноярская краевая клиническая микробиологическая лаборатория. Чистые бактериальные культуры выращивали на плотной агаровой среде, помещенной в термостат при 37 °С. Через 18-20 ч микробный урожай смывали 0,85% раствором хлорида натрия, готовили взвесь густотой 1-109 м.кл./мл по стандарту 10 ед. мутности. Для получения соответствующего разведения микробной взвеси готовили ряд последовательных десятикратных разведений. После определения «рабочей дозы» тест-культуры титровали эфирное масло путем двукратных разведений в объеме 0,5 мл мясо-пептонного бульона. Последняя пробирка в контрольном ряду не содержала эфирного масла и служила контролем дигидрогеназной активности клеток тест-культуры. После этого во все пробирки вносили по 0,5 мл двойной «рабочей дозы» тест-культуры. В результате микробная нагрузка в пробирках уменьшилась вдвое и соответствовала «рабочей дозе» тест-культуры. Пробирки с эфирным маслом и тест-культурой ставили на три часа на экспозицию при 37 °С, потом вносили индикатор метиленовый синий с глюкозой и мясо-пептонным агаром, содержимое пробирок вновь смешивали и инкубировали в течение часа при температуре 37 °С. Результат учитывали по цвету питательной среды: если индикатор обесцвечивается, то подавления роста тест-культуры нет, если цвет не меняется, то это свидетельствует о блокировке дыхательных ферментов бактериальных клеток тест-культур, что вызывает их гибель.
Результаты и их обсуждение
Бактерицидная активность полученных эфирных масел по отношению к грамотрицательным бактериям Acinetobacter calcoaceticus, Klebsiella pneumoniae, Klebsiella 204, Proteus vulgaris, Escherichia coli и Pseudomonas aeruginosa приведена в таблице 1.
Как следует из полученных данных, различные эфирные масла обладают разной бактерицидной активностью, причем эти различия могут достигать 100 раз. В пределах одного вида бактерий эти различия имеют
меньшие значения. Наиболее сильно все изученные эфирные масла действуют на Acinetobacter calcoaceticus, Klebsiella pneumoniae и Klebsiella 204. Слабее они подавляют рост бактерий на Escherichia coli. Наиболее ярко бактерицидное свойство по отношению ко всем бактериям проявляют эфирные масла мяты перечной и мелиссы лекарственной, затем, по-видимому, идут эфирные масла пихты сибирской и сосны сибирской.
Следует отметить, что изученные эфирные масла проявили сопоставимый с действием фурацелина и сангвиритрина (стандартные антибиотики) антибактериальный эффект. Предельная концентрация препарата фурацелина по отношению к Escherichia coli 7,8-15,6 мкг/мл, сангвиритрина - 62,5-125 мкг/мл [20].
Бактерицидная активность полученных масел по отношению к некоторым грамположительным бактериям приведена в таблице 2.
Из полученных данных (см. табл. 1 и 2) следует, что эфирные масла наиболее активны к грамположи-тельным бактериям, причем наиболее активными в этом случае являются эфирные масла мяты перечной, можжевельника обыкновенного, укропа пахучего.
Таблица 1. Бактерицидная активность масел по отношению к грамотрицательным бактериям Acinetobacter calcoaceticus, Klebsiella pneumoniae, Klebsiella 204, Proteus vulgaris, Escherichia coli и Pseudomonas aeruginosa
МПК (мкг/мл) по отношению к
Эфирное масло Acinetobacter Klebsiella Klebsiella Proteus Escherichia Pseudomonas
calcoaceticus pneumoniae 204 vulgaris coli aeruginosa
Сосна сибирская 10,б2 5,31 2,55 21,25 21,25 42,50
Пихта сибирская 1,33 5,31 2,55 10,б2 21,25 5,31
Можжевельник 10,б2 10,б2 2,55 21,25 85 21,25
обыкновенный
Дягиль лекарственный 10,б2 5,31 5,31 21,25 85 42,5
Мелисса лекарственная 2,55 5,31 2,55 1,3б 10,б2 5,31
Мята перечная 2,55 0,бб 5,31 2,55 10,б2 5,31
Укроп пахучий 5,31 5,31 21,25 2,55 10,б2 10,б2
Тимьян енисейский 2,55 2,55 5,31 2,55 42,5 21,25
Таблица 2. Бактерицидная активность эфирных масел по отношению к грамположительным бактериям Staphylococcus aureus, Staphylococcus aureus MRSA (метициллин-устойчивый штамм Staphylococcus aureus), Staphylococcus aureus 209
Эфирные масла МПК (мкг/мл) по отношению к
Staphylococcus aureus 209 St. aureus St. aureus MRSA
Сосна сибирская 2,55 5,31 2,55
Пихта сибирская 1,33 5,31 5,31
Можжевельник обыкновенный 1,33 2,55 2,55
Дягиль лекарственный 2,55 5,31 5,31
Мелисса лекарственная 2,55 1,33 1,33
Мята перечная 0,бб 10,б2 0,33
Укроп пахучий 1,33 5,31 2,55
Выводы
1. Изучена бактерицидная активность эфирных масел некоторых дикорастущих растений Сибири. Определена минимальная концентрация масел, подавляющая рост и развитие таких бактерий, как Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumoniae, Klebsiella 204, Acinetobacter calcoaceticus, Staphylococcus aureus 209, Staphylococcus aureus MRA, Proteus vulgaris, Staphylococcus aureus.
2. Установлено, что бактерицидная активность изученных масел имеет наибольшие значения для грам-положительных бактерий.
Список литературы
1. Вичканова С. А. Перспективы поиска антимикробных средств среди природных веществ из высших растений // Состояние и перспективы исследований биологически активных веществ из растений и создание на их основе новых лекарственных препаратов. М., 1983. С. 107-118.
2. Урсов И.Г., Краснов В.А. Проблемы эпидемии туберкулеза в Западной Сибири // Проблемы инфекционной патологии в регионах Сибири, Дальнего Востока и Крайнего Севера. Новосибирск, 1998. С. 164-165.
3. Черешнев В.А., Морозова А.А. Экологические аспекты возникновения вирусоносительства // Интерн. журн. иммунореабилитации. М., 1997. №6. С. 157-163.
4. Макарчук Н.М., Лещинская Я.С., Акимов Ю.А. Фитонциды в медицине. Киев, 1990. С. 171-183.
5. Войткевич С.А. Эфирные масла для парфюмерии и ароматерапии. М., 1994. 284 с.
6. Солдатенков А.Т. Основы органической химии душистых веществ для прикладной эстетики и ароматерапии. М., 2006. 240 с.
7. Сидоренко С. В. Клиническое значение резистентности микроорганизмов к антимикробным препаратам // Российские медицинские вести. 1998. N»1. С. 28-34.
8. Шлегель Г. Общая микробиология. М., 1987. 566 с.
9. Альбертс Б., Брей Д., Льюис Дж., Рэфф М., Робертс К., Уотсон Дж. Молекулярная биология клетки: В 3 т. М., 1994. 517 с.
10. Акимов Ю.А., Остапчук И.Ф. Действие эфирных масел на патогенную микрофлору органов дыхания // IV симпозиум по эфиромасличным растениям и маслам: Тез. докл. Симферополь, 1985. Ч. 2. С. 42.
11. Цыбуля Н.В., Якимова Ю.Л., Рычкова Н.А. Медицинский фитодизайн детских учреждений как способ снижения численности микроорганизмов в воздухе // Растительные ресурсы. 2002. Т. 36. Вып. 4. С. 112-117.
12. Шургая А.М., Казаринова Н.В., Музыченко Л.М. Применение эфирных масел для аромасанации лечебных учреждений от возбудителей внутрибольничных инфекций и санация носителей Staphylococcus aureus и грибов рода Candida: Информационное письмо. Новосибирск, 1997.
13. Ткаченко К.Г., Казаринова Н.В., Музыченко Л.М. Санационные свойства эфирных масел некоторых видов растений // Растительные ресурсы. 1999. Т. 35. Вып. 4. С. 11-23.
14. Маляр Т.А., Стапаненко Л.В., Ефремов А.А. Химический состав эфирных масел некоторых видов тимьяна // Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья: Мат. III Всерос. конф. Барнаул, 2007. Кн. 2. С. 116-118.
15. Степаненко Л.В., Шаталина Н.В., Слащинин Д.Г., Ефремов А.А. Химический состав эфирного масла мелиссы лекарственной Красноярского края // Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья: Мат. III Всерос. конф. Барнаул, 2007. Кн. 2. С. 128-132.
16. Голубев С.В., Зыкова И.Д., Ефремов А.А. Компонентный состав эфирного масла пихты сибирской Красноярской лесостепи и Эвенкии // Химическая наука и образование Красноярья: Мат. III Всерос. конф. Красноярск, 2009. С. 12-15.
17. Нарчуганов А.Н., Терещенко Е.Г., Ефремов А.А. Идентификация компонентов эфирного масла лапки сосны сибирской методом хромато-масс-спектрометрии // Химическая наука и образование Красноярья: Мат. III Все-рос. конф. Красноярск, 2009. С. 62-66.
18. Федянина Е.П., Ефремов А.А., Соколова Л.С. Химический состав эфирного масла тимьяна енисейского // Химическая наука и образование Красноярья: мат. III конф. Красноярск, 2009. С. 77-93.
19. Поздеев О.К. Медицинская микробиология. М., 2008. 768 с.
20. Дмитрук С.И. Противовоспалительные свойства, антибактериальная и антифунгальная активности экстракта из надземной части Prunella vulgaris L. // Растительные ресурсы. 2001. Т. 35. Вып. 4. С. 92-97.
Поступило в редакцию 22 июля 2009 г.
После переработки 10 октября 2009.
