Вплив катіонів Ca²⁺ і Mg²⁺ на поверхневий заряд еритроцитів і лактобактерій Streptococcus thermophilus та їх адгезійну взаємодію
Запропоновано просту i доступну модель адгезiї лактобактерiй на еритроцитах людини. Дослiджено вплив двовалентних катiонiв (Ca²⁺ i Mg²⁺) на поверхневий заряд еритроцитiв i лактобактерiй S. thermophilus та їх адгезiйну взаємодiю. Показано, що, незважаючи на зовнiшньо схожий односпрямований вплив ка...
Saved in:
| Published in: | Доповіді НАН України |
|---|---|
| Date: | 2015 |
| Main Authors: | , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2015
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/95713 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Вплив катіонів Ca²⁺ і Mg²⁺ на поверхневий заряд еритроцитів і лактобактерій Streptococcus thermophilus та їх адгезійну взаємодію / М.О. Анікєєва, С.Л. Розанова, С.Є. Коваленко, О.І. Гордієнко, Є.О. Гордієнко // Доповіді Національної академії наук України. — 2015. — № 1. — С. 159-165. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859887013799395328 |
|---|---|
| author | Анікєєва, М.О. Розанова, С.Л. Коваленко, С.Є. Гордієнко, О.І. Гордієнко, Є.О. |
| author_facet | Анікєєва, М.О. Розанова, С.Л. Коваленко, С.Є. Гордієнко, О.І. Гордієнко, Є.О. |
| citation_txt | Вплив катіонів Ca²⁺ і Mg²⁺ на поверхневий заряд еритроцитів і лактобактерій Streptococcus thermophilus та їх адгезійну взаємодію / М.О. Анікєєва, С.Л. Розанова, С.Є. Коваленко, О.І. Гордієнко, Є.О. Гордієнко // Доповіді Національної академії наук України. — 2015. — № 1. — С. 159-165. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Доповіді НАН України |
| description | Запропоновано просту i доступну модель адгезiї лактобактерiй на еритроцитах людини. Дослiджено вплив двовалентних катiонiв (Ca²⁺ i Mg²⁺) на поверхневий заряд
еритроцитiв i лактобактерiй S. thermophilus та їх адгезiйну взаємодiю. Показано, що,
незважаючи на зовнiшньо схожий односпрямований вплив катiонiв Ca²⁺ i Mg²⁺ на адгезiю лактобактерiй S. thermophilus на еритроцитах людини, причини такого впливу
рiзняться. Якщо iони Ca²⁺ впливають на поверхневий заряд еритроцитiв, не змiнюючи його у S. thermophilus, то iони Mg²⁺, навпаки, впливають на поверхневий заряд
лактобактерiй та не змiнюють його в еритроцитiв. Цей результат пiдтверджує думку, що в даному випадку двовалентнi катiони впливають на другу необоротну стадiю адгезiйного процесу, а не на фiзичнi взаємодiї на першiй оборотнiй стадiї.
Предложена простая и доступная модель адгезии лактобактерий на эритроцитах человека. Исследовано влияние двухвалентных катионов (Ca²⁺ и Mg²⁺) на поверхностный заряд
эритроцитов и лактобактерий S. thermophilus и их адгезивное взаимодействие. Показано,
что, несмотря на внешне похожее однонаправленное влияние катионов Ca²⁺ и Mg²⁺ на
адгезию лактобактерий S. thermophilus на эритроцитах человека, причины такого влияния различаются. Если ионы Ca²⁺ влияют на поверхностный заряд эритроцитов, не изменяя его у S. thermophilus, то ионы Mg²⁺, наоборот, влияют на поверхностный заряд лактобактерий и не изменяют его у эритроцитов. Этот результат подтверждает мнение,
что в данном случае двухвалентные катионы влияют на вторую необратимую стадию
адгезивного процесса, а не на физические взаимодействия на первой обратимой стадии.
We propose a simple accessible model of lactobacilli adhesion to human erythrocytes. The effects of
divalent (Ca²⁺, Mg²⁺) cations on the surface charge of erythrocytes and lactobacilli S. thermophi-
lus and their adhesive interaction have been studied. We have shown that, despite the similar
unidirectional influence of Ca²⁺ and Mg²⁺ cations on lactobacillus S. thermophilus adhesion to
human erythrocytes, the underlying causes of these influences are different. While the Ca²⁺ ions
affect erythrocyte’s surface charge but do not change it in S. thermophilus, the Mg²⁺ ions, on the
contrary, influence the lactobacilli surface charge and do not affect the charge of erythrocytes. This
result supports the assumption that, in this case, the divalent cations affect the second irreversible
stage of the adhesive process rather than the physical interactions of the first reversible stage.
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:53:02Z |
| format | Article |
| fulltext |
оповiдi
НАЦIОНАЛЬНОЇ
АКАДЕМIЇ НАУК
УКРАЇНИ
1 • 2015
БIОФIЗИКА
УДК 577.352.5:576.524
М. О. Анiкєєва, С.Л. Розанова, С.Є. Коваленко, О. I. Гордiєнко,
член-кореспондент НАН України Є. О. Гордiєнко
Вплив катiонiв Ca2+ i Mg2+ на поверхневий заряд
еритроцитiв i лактобактерiй Streptococcus thermophilus
та їх адгезiйну взаємодiю
Запропоновано просту i доступну модель адгезiї лактобактерiй на еритроцитах лю-
дини. Дослiджено вплив двовалентних катiонiв (Ca2+ i Mg2+) на поверхневий заряд
еритроцитiв i лактобактерiй S. thermophilus та їх адгезiйну взаємодiю. Показано, що,
незважаючи на зовнiшньо схожий односпрямований вплив катiонiв Ca2+ i Mg2+ на адге-
зiю лактобактерiй S. thermophilus на еритроцитах людини, причини такого впливу
рiзняться. Якщо iони Ca2+ впливають на поверхневий заряд еритроцитiв, не змiню-
ючи його у S. thermophilus, то iони Mg2+, навпаки, впливають на поверхневий заряд
лактобактерiй та не змiнюють його в еритроцитiв. Цей результат пiдтверджує дум-
ку, що в даному випадку двовалентнi катiони впливають на другу необоротну стадiю
адгезiйного процесу, а не на фiзичнi взаємодiї на першiй оборотнiй стадiї.
У попереднiх роботах [1, 2] нами було показано, що вплив таких фiзико-хiмiчних характе-
ристик середовища, як pH та iонна сила, на адгезiю лактобактерiй Streptococcus thermophilus
на еритроцитах людини можна пояснити на пiдставi розширеної теорiї Дерягiна–Ландау–
Фервея–Овербека (ДЛФО) [3, 4]. Як показали нашi дослiдження, показник адгезiї iстотно
залежить вiд pH середовища та є максимальним при фiзiологiчному для еритроцитiв зна-
ченнi. При фiзiологiчних значеннях pH показник адгезiї був найбiльшим у фiзiологiчному
сольовому розчинi. Зменшення iонної сили середовища спричиняло вiрогiдне зменшення
адгезiї. Згiдно з теорiєю пiдвищення концентрацiї електролiту призводить або до зниження
електростатичного потенцiалу поверхнi внаслiдок адсорбцiї протиiонiв, або до стискання
дифузного iонного шару, або до того та iншого одночасно, що у будь-якому разi супровод-
жується зниженням бар’єра вiдштовхування. При досягненнi певної концентрацiї електро-
лiту сили притягання стають домiнуючими на всiх вiдстанях [3].
У наших експериментах бактерiї iнкубували з еритроцитами протягом 30 хв. Отже,
отриманi данi вiдображають результат кiнцевої (необоротної) стадiї адгезiї. Проте харак-
тер перебiгу першої стадiї прикрiплення мiкроорганiзмiв до еритроцитiв, безумовно, впли-
ває на кiнцевий результат. За загальною фiзико-хiмiчною точкою зору початкова, швидка
© М. О. Анiкєєва, С. Л. Розанова, С. Є. Коваленко, О. I. Гордiєнко, Є.О. Гордiєнко, 2015
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2015, №1 159
фаза мiкробної адгезiї опосередкована неспецифiчними взаємодiями з характеристиками
далекої дiї, у тому числi силами Лiфшица–Ван-дер-Ваальса, електростатичними силами,
кислотно-лужними та гiдрофобними взаємодiями [4]. Бактерiї можуть мати численнi адге-
зини для рiзних субстратiв, зазвичай лектини або лектиноподiбнi бiлки чи вуглеводи, час-
тини поверхневих полiмерних структур, якi включають капсули, ворсинки або пiлi. Проте
в багатьох роботах стверджується, що цi структурнi особливостi мають менше значення на
початкових стадiях процесу прикрiплення, нiж термодинамiчнi чинники. Результати низки
детальних дослiджень свiдчать на користь цього твердження [5].
Теорiя ДЛФО не передбачає значних змiн характеру розподiлу електростатичного по-
тенцiалу поверхнi навiть при повнiй замiнi в розчинах електролiту одновалентних катiонiв
на двовалентнi при дiї однакової iонної сили, зменшується лише величина протяжностi ди-
фузного шару протиiонiв 1/χ, де χ — обернена дебаївська довжина. У випадку 1–1 електро-
лiту χ2 = 8πe2n1/εkT , у випадку 2–1 електролiту χ2 = 24πe2n2/εkT (де ε — дiелектрична
проникнiсть середовища, e — елементарний заряд, n1 та n2 — концентрацiя iона) [3], що по-
винно було б привести до полегшення адгезiї у другому випадку. Оскiльки використанi на-
ми близькi до фiзiологiчних концентрацiї двовалентних катiонiв Ca2+ та Mg2+ були значно
меншими за концентрацiю Na+ i неiстотно впливали на iонну силу розчину та протяжнiсть
дифузного шару протиiонiв, можна вважати, що електростатична складова розклинюваль-
ного тиску при цьому iстотно не змiнювалася. Що стосується структурної складової, то
збiльшення концентрацiї електролiтiв зменшує радiус дiї вiдштовхуючих структурних сил
i приводить до бiльш рiзкого їх спаду, що також повинно полегшити адгезiю.
Проте отриманi результати показали значний вплив двовалентних катiонiв на показник
адгезiї у напрямку його зменшення. Такий результат можна пояснити впливом двовален-
тних катiонiв на другому (необоротному) етапi адгезiйного процесу. Значна кiлькiсть вели-
ких бiлкiв, залучених у взаємодiю клiтина–поверхня i клiтина–клiтина мiстять кальцiєзв’я-
зувальнi домени [6, 7]. Однак, як свiдчать результати дослiдження впливу Ca2+ i Mg2+ на
адгезiю S. thermophilus на еритроцитах людини [2], адгезiйнi молекули, що беруть участь
у даному процесi, не є Ca2+- або Mg2+-залежними, тобто не активуються цими катiонами.
На це вказує однаковий негативний вплив цих катiонiв на адгезiю. Отриманий результат,
очевидно, є наслiдком впливу двовалентних катiонiв на лiганди та/або рецептори i не по-
в’язаний з їх активацiєю.
Для подальшого вивчення цього питання нами було проведено дослiдження впливу
двовалентних катiонiв (Ca2+ i Mg2+) на поверхневий заряд еритроцитiв та лактобактерiй
S. thermophilus.
Матерiали i методи. Розчини готували на деiонiзованому бiдистилятi.
Еритроцити видiляли з донорської кровi людини, двiчi вiдмивали фiзiологiчним розчи-
ном на 0,1 М фосфатному буферi, pH 7,4, i осаджували центрифугуванням при 2000 об/хв.
Висушенi бактерiальнi клiтини S. thermophilus суспендували у фiзiологiчному розчинi з до-
даванням 5% глюкози та iнкубували при 37 ◦С протягом 30 хв, вiдмивали в буферному
фiзiологiчному розчинi та осаджували центрифугуванням при 6000 об/хв. Осад обох видiв
клiтин ресуспендували у спiввiдношеннi 1 : 2 у буферному розчинi з визначеними фiзи-
ко-хiмiчними характеристиками.
Суспензiї обох видiв клiтин змiшували у спiввiдношеннi 1 : 1 та iнкубували при 37 ◦С
протягом 30 хв, струшуючи суспензiю кожнi 5 хв. Адгезiю бактерiальних клiтин на еритро-
цитах людини спостерiгали за допомогою мiкроскопа Axio Observer Z1 (масляно-iмерсiйний
об’єктив х63). Для пiдрахунку кiлькостi адгезованих бактерiй фiксували п’ять рiзних полiв
160 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2015, №1
зору до та пiсля механiчного струсу зразка. У кожному полi зору пiдраховували кiлькiсть
адгезованих бактерiй на кожному еритроцитi та розраховували середнє значення кiлькостi
адгезованих бактерiй на одному еритроцитi — показник адгезiї.
Заряд на еритроцитах оцiнювали за допомогою катiонного барвника альцiанового си-
нього (Аlcian blue 8GX) (АС) [8]. 50 мг AС повнiстю розчиняли в 1 мл 100% етанолу. Роз-
чин барвника фiльтрували через паперовий фiльтр i розбавляли у 100 разiв у фосфатному
буферному розчинi або вiдповiдному експериментальному розчинi, отримуючи кiнцеву кон-
центрацiю етанолу 1%. Для визначення реальної концентрацiї АС у розчинi пiсля фiльтра-
цiї враховували його втрати на стiнках бюкса, в якому розчиняли барвник, та втрати АС
i розчинника (спирту) шляхом зважування бюкса та фiльтра до приготування i фiльтрацiї
розчину та пiсля фiльтрацiї, а також фiльтра пiсля його висихання. Безпосередньо перед
використанням розчину кожного разу його оптичну щiльнiсть вимiрювали на спектрофо-
тометрi (Pye Unicam SP 8000, Велика Британiя) на 650 нм.
В експериментах по оцiнюванню поверхневого заряду еритроцитiв використовували та-
ку ж концентрацiю клiтин, як i в роботi [8]. Для оцiнки поверхневого заряду лактобактерiй
S. thermophilus була пiдiбрана оптимальна кiлькiсть клiтин 10 мг/мл, що вiдповiдало їх
концентрацiї 5·109 кл./мл.
0,1 мл суспензiї еритроцитiв (1,25·109 кл./мл) або бактерiальних клiтин (5 · 109 кл./мл)
змiшували з 2 мл кiнцевого розчину AС. Сумiш iнкубували 30 хв при 37 ◦C. Пiсля вида-
лення клiтин центрифугуванням залишок AС визначали на спектрофотометрi за оптичною
щiльнiстю при 650 нм. Кiлькiсть зв’язаного AС на клiтину розраховували за рiзницею мiж
оптичною густиною початкового розчину AС i супернатанту. Вона виражалась в нанограмах
на 106 клiтин. Експерименти виконували у п’яти повторах.
Результати та обговорення. Проведенi дослiдження показали, що зв’язування ка-
тiонного барвника АС з еритроцитами вiрогiдно не змiнювалося в дослiдженому дiапазонi
pH розчину (5,8–8,0) та iонної сили (0,15–0,025 М NaCl) (данi не наводяться). Натомiсть,
уведення в середовище фiзiологiчних концентрацiй катiонiв Ca2+ призвело до вiрогiдно-
го зменшення кiлькостi зв’язаного АС еритроцитами. При цьому змiни цiєї характеристики
корелюють зi змiнами показника адгезiї з коефiцiєнтом кореляцiї r = 0,935 (табл. 1). Водно-
час зв’язування АС з клiтинами S. thermophilus вiрогiдно не змiнювалося у дослiдженому
дiапазонi концентрацiй iонiв Ca2+ (див. табл. 1).
За умов уведення в середовище Mg2+ кiлькiсть зв’язування барвника еритроцитами
вiрогiдно не змiнювалася, тодi як у дослiдi з S. thermophilus спостерiгалося вiрогiдне змен-
шення кiлькостi зв’язаного АС, що корелює зi змiнами в адгезiї з коефiцiєнтом кореляцiї
Таблиця 1. Показник адгезiї бактерiальних клiтин S. thermophilus на еритроцитах людини та зв’язування
клiтинами АС в залежностi вiд концентрацiї iонiв Ca2+ в середовищi iнкубацiї
Концентрацiя
Ca2+, %
Показник
адгезiї
Кiлькiсть зв’язаного АC
еритроцитами,
нг/106 ер.
лактобактерiями, нг/106
S. thermophilus
0,00 (контроль) 2,21 ± 0,87 220,8 ± 4 444,1 ± 8,7
0,01 0,97 ± 0,84∗ 180,98 ± 11,5× 432 ± 10,8
0,02 1,57 ± 0,96∗ 195,1 ± 6,3× 435 ± 9,7
0,03 1,4± 0,84∗ 199,9 ± 9,7× 443 ± 11
0,04 1,17 ± 0,86∗ 196,3 ± 12,5× 428 ± 10,2
∗, × Данi вiрогiдно вiдрiзняються вiд контролю, p < 0,01.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2015, №1 161
r = 0,98 (табл. 2). Отриманi результати щодо впливу iонiв Mg2+ узгоджуються з даними [8]
про те, що MgCl2 не змiнює прикрiплення АС до еритроцитiв.
Вiдомо, що електростатичнi сили можуть впливати на початкову стадiю бактерiаль-
ної адгезiї, а також є важливими для молекулярних процесiв розпiзнавання, у тому чис-
лi Ca2+-зв’язування i мiжклiтинної адгезiї. Роль двовалентних катiонiв, зокрема кальцiю,
у процесах життєдiяльностi є дуже складною i не може бути зведена до примiтивного одно-
спрямованого впливу в тих чи iнших процесах. Ca2+ регулює багато бiологiчних процесiв
через взаємодiї з бiлками, що мають рiзнi конформацiйнi, динамiчнi i металозв’язуваль-
нi властивостi. Вiн, зокрема, впливає на багатоклiтинну поведiнку рiзних мiкроорганiзмiв.
Значна кiлькiсть великих бiлкiв, залучених у взаємодiю клiтина–поверхня i клiтина–клiтина
мiстять кальцiєзв’язувальнi домени [6, 7]. Кальцiй пов’язаний з рiзноманiтними бiологi-
чними процесами в бактерiях, але данi щодо його ролi в розвитку бiоплiвки суперечли-
вi. Зокрема, у роботi [6] показано, що кальцiй викликає прискорене утворення бiоплiвки
Pseudomonas putida, а також у iнших мiкроорганiзмiв, наприклад Xyllela fastidiosa [9] або
Vibrio vulnificus [10]. У Staphylococcus aureus, навпаки, Ca2+ викликає пригнiчення утво-
рення бiоплiвки i мiжклiтинну адгезiю для лiнiй, де присутнiй великий адгезин Bap. Цей
бiлок мiстить чотири кальцiєзв’язувальних елемента; при їх мутацiї пригнiчувальний ефект
Ca2+ втрачається [7]. Отже, кальцiй, може регулювати утворення бiоплiвки в протилежних
напрямках у рiзних бактерiй, тобто як посилювати, так i послаблювати адгезiйнi процеси.
Молекулярне пiдгрунтя його ролi залишається нез’ясованим.
В експериментах на моделi культуральних клiтин Caco-2 (що є добре описаною клi-
тинною моделлю, створеною вiд аденокарциноми товстої кишки людини) [11] дослiджено
адгезiйну здатнiсть 25 лiнiй лактобактерiй. На думку авторiв, дослiдження механiзму бакте-
рiйної адгезiї дуже б полегшилось при використаннi вiдповiдної моделi клiтинної культури.
Iдеальним було б використання iзольованих ентероцитiв, але людська кишкова тканина не
є легкодоступною. Бiльше того, слабка життєздатнiсть iзольованих ентероцитiв людини
i варiацiї мiж ентероцитами рiзних донорiв призводять до пiдвищення варiабельностi ре-
зультатiв при вивченнi бактерiйної адгезiї in vitro. Автори роботи [11] показали, що серед
дослiджених лактобактерiй тiльки Lactobacillus acidophilus людини лiнiї LB, лiнiя iзоляту
курчати C2, лiнiї iзоляту свинi PA3 i PA19 i L. casei лiнiї GG мали високу кальцiєнеза-
лежну здатнiсть до зв’язування з диференцiйованими клiтинами Caco-2 в культурi. Те,
що здатнiсть лактобактерiй адгезувати до диференцiйованих клiтин Caco-2 значно варiює
для рiзних лiнiй, показує, на думку авторiв, що адгезiйнi властивостi не є унiверсальною
особливiстю лактобактерiй. Автори вважають, що адгезiя лактобактерiй до кишкових клi-
Таблиця 2. Показник адгезiї бактерiальних клiтин S. thermophilus на еритроцитах людини та зв’язування
клiтинами АС в залежностi вiд концентрацiї iонiв Mg2+ в середовищi iнкубацiї
Концентрацiя
Mg2+, %
Показник
адгезiї
Кiлькiсть зв’язаного АC
еритроцитами,
нг/106 ер.
лактобактерiями,
нг/106
S. thermophilus
0,00 (контроль) 2,21 ± 0,87 220,8 ± 4 444,1 ± 8,7
0,01 1,08 ± 0,82∗ 214,5 ± 8,5 384 ± 12,9×
0,02 1,22 ± 0,83∗ 218,2 ± 7,7 385,8 ± 11,3×
0,03 1,37 ± 0,85∗ 209,3 ± 11,5 405,4 ± 8,4×
0,04 1,62 ± 0,91∗ 220,1 ± 6,9 419,8 ± 9,9×
∗, × Данi вiрогiдно вiдрiзняються вiд даних для контролю, p < 0,01.
162 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2015, №1
тин, якiй сприяють двовалентнi катiони кальцiю, вiдмiнна вiд адгезiї, що має мiсце при
вiдсутностi катiонiв.
Про рiзний вплив iонiв кальцiю та магнiю на адгезiю рiзних лiнiй лактобактерiй повiдом-
ляється в роботi [12]. За даними цiєї роботи, додавання Ca2+ спричиняло iстотне (p < 0,05)
пiдвищення адгезiї лiнiй L. acidophilus GK20, L. paracasei GK74 i P. pentosaceus MLK67.
Найбiльший ефект спостерiгався для L. acidophilus GK20 i L. paracasei GK74, для яких
адгезiя пiдвищувалася на 31,70 i 22,19% вiдповiдно порiвняно з контролем. Проте адгезiйна
здатнiсть L. plantarum GK81 i L. brevis MLK27 не вiдрiзнялася вiд контролю при додаваннi
кальцiю. Не спостерiгалося iстотної змiни в адгезiї усiх дослiджених лiнiй при додаваннi
Mg2+ iонiв.
Рiзний вплив Ca2+ та Mg2+ iонiв на рiзнi адгезiйнi молекули може бути пов’язаний
з рiзним iонним радiусом цих молекул. Так, у роботi [13] показано, що центральною особли-
вiстю взаємодiї iнтегрину CD11b/CD18 з фiзiологiчними лiгандами є мономодальне зв’язу-
вання карбоксилату лiганду з Mg2+ iоном на залежному вiд iона металу адгезiйному сайтi
(metal ion-dependent adhesion site — MIDAS) в А-доменi iнтегрину. Ця взаємодiя стабiлiзує
А-домен у високоспорiдненому станi, який вiдрiзняється вiд пасивного низькоспорiдненого
стану змiнами третинної структури в доменi, що завершується клiтинною адгезiєю. З двох
двовалентних катiонiв Mg2+ i Ca2+, яких бiльш нiж достатньо в периферiйнiй кровi, вось-
мигранне оточення бiля MIDAS iдеально вiдповiдає вимогам для закрiплення Mg2+. Було
показано, що пристосування бiльшого Ca2+ (iонний радiус 1,0 Å) порiвняно з Mg2+ (iон-
ний радiус 0,72 Å) у восьмигранному оточеннi MIDAS є термодинамiчно несприятливим
i призводило б до iстотної структурної перебудови оточення i зменшення спорiдненостi для
природних лiгандiв.
Отже, отриманi нами результати свiдчать про те, що, незважаючи на зовнiшньо схожий
односпрямований вплив катiонiв Ca2+ i Mg2+ на адгезiю лактобактерiй S. thermophilus
на еритроцитах людини, причини такого впливу рiзняться. Якщо iони Ca2+ впливають на
поверхневий заряд еритроцитiв, не змiнюючи його у S. thermophilus, то iони Mg2+, нав-
паки, впливають на поверхневий заряд лактобактерiй та не змiнюють його у еритроцитiв.
Цей результат ще раз пiдтверджує висловлену нами думку, що в даному випадку двова-
лентнi катiони впливають на другу необоротну стадiю адгезiйного процесу, а не на фiзичнi
взаємодiї на першiй оборотнiй стадiї.
Крiм того, ми запропонували просту i доступну модель адгезiї лактобактерiй на еритро-
цитах людини, яка грунтується на тому, що тi ж самi вуглеводнi частини рецепторiв, що i на
цiльових тканинах, якi використовуються як мiсця прикрiплення великої кiлькостi i широ-
кої рiзноманiтностi мiкробних патогенiв i їх токсинiв, а також дружнiх бактерiй [14], часто
знаходяться в таких же глiкосполуках, бiлках, або сiалоглiкопротеїнах клiтинних мембран
в iнших мiсцях, крiм цiльової тканини або органу. Так, еритроцити демонструють величезну
рiзноманiтнiсть складних глiкопротеїнiв, глiкосфiнголiпiдiв i ганглiозидiв, якi iдентичнi або
близькi до рецепторiв адгезину на епiтелiальних клiтинах [15]. Отже, еритроцити є зручним
джерелом клiтин ссавцiв, якi мають велику кiлькiсть експонованих складних вуглеводiв,
що представляють потенцiйно спорiдненi вуглеводнi послiдовностi для бактерiйних адге-
зинiв.
1. Anikieieva M., Gordiyenko O. Influence of medium pH and ionic strength of a medium on the adhesion of
Streptococcus thermophilus microorganisms to human erythrocytes // Periodicum biologorum. – 2014. –
116, No 1. – P. 89–93.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2015, №1 163
2. Анiкєєва М.О., Коваленко I.Ф., Коваленко С.Є., Гордiєнко О. I. Вплив одно- та двовалентних катiо-
нiв на адгезiю Streptococcus thermophilus на еритроцитах людини // Бiофiз. вiсн. – 2014. – 31, № 1. –
С. 35–41.
3. Israelachvili J. Intermolecular and Surface forces. – 3rd ed. – Burlington: Academic Press, 2011. – 674 p.
4. Bos R., van der Mei H. C., Busscher H. J. Physico-chemistry of initial microbial adhesive interactions –
its mechanisms and methods for study // FEMS Microbiol. Rev. – 1999. – 23. – P. 179–230.
5. An Y.H., Friedman R. J. Concise review of mechanisms of bacterial adhesion to biomaterialsurfaces //
J. Biomed. Mat. – 1998. – 43. – P. 338–348.
6. Martinez-Gil M., Romero D., Kolter R., Espinosa-Urgela M. Calcium causes multimerization of the large
adhesion LapF and modulates biofilm formation by Pseudomonas putida // J. Bacteriol. – 2012. – 194,
No 24. – P. 6782–6789.
7. Arrizubieta M. J., Toledo-Arana A., Amorena B. et al. Calcium inhibits Bap-dependent multicellular
behavior in Staphylococcus aureus // J. Bacteriol. – 2004. – 186. – P. 7490–7498.
8. Gambaro G., Baggio B., Cicerello E. et al. Abnormal erythrocyte charge in diabetes mellitus. Link with
microalbuminuria // Diabetes. – 1988. – 37. – P. 745–748.
9. Cruz L. F., Cobine P.A., De La Fuente L. Calcium increases surface attachment, biofilm formation, and
twitching motility in Xylella fastidiosa // Appl. Environ. Microbiol. – 2012. – 78. – P. 1321–1331.
10. Garrison-Schilling K. L. Calcium promotes exopolysaccharide phase variation and biofilm formation of the
resulting phase variants in the human pathogen Vibrio vulnificus // Environ. Microbiol. – 2011. – 13. –
P. 643–654.
11. Chauviere G., Coconnier M.-H., Kerneis S. et al. Adhesion of human Lactobacillus acidophilus strain LB
to human enterocyte-like Caco-2 cells // J. Gen. Microbiol. – 1992. – 138. – P. 1689–1696.
12. Lim S.-M., Ahn D.-H. Factors affecting adhesion of lactic acid bacteria to Caco-2 cells and inhibitory effect
on infection of Salmonella typhimurium // J. Microbiol. Biotechnol. – 2012. – 22, No 12. – P. 1731–1739.
13. Mahalingam B., Ajroud K., Alonso J. L. et al. Stable coordination of the inhibitory Ca2+ ion at the metal
ion-dependent adhesion site in integrin CD11b/CD18 by an antibody-derived ligand aspartate: implications
for integrin regulation and structure-based drug design // J. Immunology. – 2011. – 187. – P. 6393–6401.
14. Gagneux P., Cheriyan M., Hurtado-Ziola N. et al. Human-specific regulation of α2-6-linked sialic acids //
J. Biol. Chem. – 2003. – 278, No 48. – P. 48245–48250.
15. Evans D.G., Evans D. J. Adhesion properties of Helicobacter pylori // Methods in Enzymology. – 1995. –
253. – P. 336–360.
Надiйшло до редакцiї 08.09.2014Iнститут проблем крiобiологiї та крiомедицини
НАН України, Харкiв
М.А. Аникеева, С.Л. Розанова, С. Е. Коваленко, О. И. Гордиенко,
член-корреспондент НАН Украины Е.А. Гордиенко
Влияние катионов Ca2+ и Mg2+ на поверхностный заряд
эритроцитов и лактобактерий Streptococcus thermophilus и их
адгезивное взаимодействие
Предложена простая и доступная модель адгезии лактобактерий на эритроцитах челове-
ка. Исследовано влияние двухвалентных катионов (Ca2+ и Mg2+) на поверхностный заряд
эритроцитов и лактобактерий S. thermophilus и их адгезивное взаимодействие. Показано,
что, несмотря на внешне похожее однонаправленное влияние катионов Ca2+ и Mg2+ на
адгезию лактобактерий S. thermophilus на эритроцитах человека, причины такого влия-
ния различаются. Если ионы Ca2+ влияют на поверхностный заряд эритроцитов, не изме-
няя его у S. thermophilus, то ионы Mg2+, наоборот, влияют на поверхностный заряд лак-
тобактерий и не изменяют его у эритроцитов. Этот результат подтверждает мнение,
что в данном случае двухвалентные катионы влияют на вторую необратимую стадию
адгезивного процесса, а не на физические взаимодействия на первой обратимой стадии.
164 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2015, №1
M.A. Anikieieva, S. L. Rozanova, S.Ye. Kovalenko, O. I. Gordiyenko,
Corresponding Member of the NAS of Ukraine E.A. Gordiyenko
Effect of Ca2+ and Mg2+ cations on surface charges of erythrocytes and
lactobacilli Streptococcus thermophilus and their adhesive interaction
We propose a simple accessible model of lactobacilli adhesion to human erythrocytes. The effects of
divalent (Ca2+, Mg2+) cations on the surface charge of erythrocytes and lactobacilli S. thermophi-
lus and their adhesive interaction have been studied. We have shown that, despite the similar
unidirectional influence of Ca2+ and Mg2+ cations on lactobacillus S. thermophilus adhesion to
human erythrocytes, the underlying causes of these influences are different. While the Ca2+ ions
affect erythrocyte’s surface charge but do not change it in S. thermophilus, the Mg2+ ions, on the
contrary, influence the lactobacilli surface charge and do not affect the charge of erythrocytes. This
result supports the assumption that, in this case, the divalent cations affect the second irreversible
stage of the adhesive process rather than the physical interactions of the first reversible stage.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2015, №1 165
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-95713 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1025-6415 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:53:02Z |
| publishDate | 2015 |
| publisher | Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Анікєєва, М.О. Розанова, С.Л. Коваленко, С.Є. Гордієнко, О.І. Гордієнко, Є.О. 2016-03-02T14:26:45Z 2016-03-02T14:26:45Z 2015 Вплив катіонів Ca²⁺ і Mg²⁺ на поверхневий заряд еритроцитів і лактобактерій Streptococcus thermophilus та їх адгезійну взаємодію / М.О. Анікєєва, С.Л. Розанова, С.Є. Коваленко, О.І. Гордієнко, Є.О. Гордієнко // Доповіді Національної академії наук України. — 2015. — № 1. — С. 159-165. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/95713 577.352.5:576.524 Запропоновано просту i доступну модель адгезiї лактобактерiй на еритроцитах людини. Дослiджено вплив двовалентних катiонiв (Ca²⁺ i Mg²⁺) на поверхневий заряд еритроцитiв i лактобактерiй S. thermophilus та їх адгезiйну взаємодiю. Показано, що, незважаючи на зовнiшньо схожий односпрямований вплив катiонiв Ca²⁺ i Mg²⁺ на адгезiю лактобактерiй S. thermophilus на еритроцитах людини, причини такого впливу рiзняться. Якщо iони Ca²⁺ впливають на поверхневий заряд еритроцитiв, не змiнюючи його у S. thermophilus, то iони Mg²⁺, навпаки, впливають на поверхневий заряд лактобактерiй та не змiнюють його в еритроцитiв. Цей результат пiдтверджує думку, що в даному випадку двовалентнi катiони впливають на другу необоротну стадiю адгезiйного процесу, а не на фiзичнi взаємодiї на першiй оборотнiй стадiї. Предложена простая и доступная модель адгезии лактобактерий на эритроцитах человека. Исследовано влияние двухвалентных катионов (Ca²⁺ и Mg²⁺) на поверхностный заряд эритроцитов и лактобактерий S. thermophilus и их адгезивное взаимодействие. Показано, что, несмотря на внешне похожее однонаправленное влияние катионов Ca²⁺ и Mg²⁺ на адгезию лактобактерий S. thermophilus на эритроцитах человека, причины такого влияния различаются. Если ионы Ca²⁺ влияют на поверхностный заряд эритроцитов, не изменяя его у S. thermophilus, то ионы Mg²⁺, наоборот, влияют на поверхностный заряд лактобактерий и не изменяют его у эритроцитов. Этот результат подтверждает мнение, что в данном случае двухвалентные катионы влияют на вторую необратимую стадию адгезивного процесса, а не на физические взаимодействия на первой обратимой стадии. We propose a simple accessible model of lactobacilli adhesion to human erythrocytes. The effects of divalent (Ca²⁺, Mg²⁺) cations on the surface charge of erythrocytes and lactobacilli S. thermophi- lus and their adhesive interaction have been studied. We have shown that, despite the similar unidirectional influence of Ca²⁺ and Mg²⁺ cations on lactobacillus S. thermophilus adhesion to human erythrocytes, the underlying causes of these influences are different. While the Ca²⁺ ions affect erythrocyte’s surface charge but do not change it in S. thermophilus, the Mg²⁺ ions, on the contrary, influence the lactobacilli surface charge and do not affect the charge of erythrocytes. This result supports the assumption that, in this case, the divalent cations affect the second irreversible stage of the adhesive process rather than the physical interactions of the first reversible stage. uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Доповіді НАН України Біофізика Вплив катіонів Ca²⁺ і Mg²⁺ на поверхневий заряд еритроцитів і лактобактерій Streptococcus thermophilus та їх адгезійну взаємодію Влияние катионов Ca²⁺ и Mg²⁺ на поверхностный заряд эритроцитов и лактобактерий Streptococcus thermophilus и их адгезивное взаимодействие Effect of Ca²⁺ and Mg²⁺ cations on surface charges of erythrocytes and lactobacilli Streptococcus thermophilus and their adhesive interaction Article published earlier |
| spellingShingle | Вплив катіонів Ca²⁺ і Mg²⁺ на поверхневий заряд еритроцитів і лактобактерій Streptococcus thermophilus та їх адгезійну взаємодію Анікєєва, М.О. Розанова, С.Л. Коваленко, С.Є. Гордієнко, О.І. Гордієнко, Є.О. Біофізика |
| title | Вплив катіонів Ca²⁺ і Mg²⁺ на поверхневий заряд еритроцитів і лактобактерій Streptococcus thermophilus та їх адгезійну взаємодію |
| title_alt | Влияние катионов Ca²⁺ и Mg²⁺ на поверхностный заряд эритроцитов и лактобактерий Streptococcus thermophilus и их адгезивное взаимодействие Effect of Ca²⁺ and Mg²⁺ cations on surface charges of erythrocytes and lactobacilli Streptococcus thermophilus and their adhesive interaction |
| title_full | Вплив катіонів Ca²⁺ і Mg²⁺ на поверхневий заряд еритроцитів і лактобактерій Streptococcus thermophilus та їх адгезійну взаємодію |
| title_fullStr | Вплив катіонів Ca²⁺ і Mg²⁺ на поверхневий заряд еритроцитів і лактобактерій Streptococcus thermophilus та їх адгезійну взаємодію |
| title_full_unstemmed | Вплив катіонів Ca²⁺ і Mg²⁺ на поверхневий заряд еритроцитів і лактобактерій Streptococcus thermophilus та їх адгезійну взаємодію |
| title_short | Вплив катіонів Ca²⁺ і Mg²⁺ на поверхневий заряд еритроцитів і лактобактерій Streptococcus thermophilus та їх адгезійну взаємодію |
| title_sort | вплив катіонів ca²⁺ і mg²⁺ на поверхневий заряд еритроцитів і лактобактерій streptococcus thermophilus та їх адгезійну взаємодію |
| topic | Біофізика |
| topic_facet | Біофізика |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/95713 |
| work_keys_str_mv | AT aníkêêvamo vplivkatíonívca2ímg2napoverhneviizarâderitrocitívílaktobakteríistreptococcusthermophilustaíhadgezíinuvzaêmodíû AT rozanovasl vplivkatíonívca2ímg2napoverhneviizarâderitrocitívílaktobakteríistreptococcusthermophilustaíhadgezíinuvzaêmodíû AT kovalenkosê vplivkatíonívca2ímg2napoverhneviizarâderitrocitívílaktobakteríistreptococcusthermophilustaíhadgezíinuvzaêmodíû AT gordíênkooí vplivkatíonívca2ímg2napoverhneviizarâderitrocitívílaktobakteríistreptococcusthermophilustaíhadgezíinuvzaêmodíû AT gordíênkoêo vplivkatíonívca2ímg2napoverhneviizarâderitrocitívílaktobakteríistreptococcusthermophilustaíhadgezíinuvzaêmodíû AT aníkêêvamo vliâniekationovca2img2napoverhnostnyizarâdéritrocitovilaktobakteriistreptococcusthermophilusiihadgezivnoevzaimodeistvie AT rozanovasl vliâniekationovca2img2napoverhnostnyizarâdéritrocitovilaktobakteriistreptococcusthermophilusiihadgezivnoevzaimodeistvie AT kovalenkosê vliâniekationovca2img2napoverhnostnyizarâdéritrocitovilaktobakteriistreptococcusthermophilusiihadgezivnoevzaimodeistvie AT gordíênkooí vliâniekationovca2img2napoverhnostnyizarâdéritrocitovilaktobakteriistreptococcusthermophilusiihadgezivnoevzaimodeistvie AT gordíênkoêo vliâniekationovca2img2napoverhnostnyizarâdéritrocitovilaktobakteriistreptococcusthermophilusiihadgezivnoevzaimodeistvie AT aníkêêvamo effectofca2andmg2cationsonsurfacechargesoferythrocytesandlactobacillistreptococcusthermophilusandtheiradhesiveinteraction AT rozanovasl effectofca2andmg2cationsonsurfacechargesoferythrocytesandlactobacillistreptococcusthermophilusandtheiradhesiveinteraction AT kovalenkosê effectofca2andmg2cationsonsurfacechargesoferythrocytesandlactobacillistreptococcusthermophilusandtheiradhesiveinteraction AT gordíênkooí effectofca2andmg2cationsonsurfacechargesoferythrocytesandlactobacillistreptococcusthermophilusandtheiradhesiveinteraction AT gordíênkoêo effectofca2andmg2cationsonsurfacechargesoferythrocytesandlactobacillistreptococcusthermophilusandtheiradhesiveinteraction |