Анотація до роботи:

Руснак Н.І. Внутрішньоклітинний метаболізм мікробних популяцій травного тракту тварин за дії екзогенних факторів. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.04 – біохімія. Інститут біології тварин УААН, Львів, 2008.

Дисертація присвячена вивченню внутрішньоклітинних особливостей метаболізму рубцевих змішаних мікробних популяцій, сформованих на менш і більш доступних біосубстратах, та комплексів мікроорганізмів сліпої кишки свиней та кролів і чистих штамів бактерій за умов асиміляції ними різних джерел поживних речовин, а також при дії дуже поширеного в довкіллі біоциду пентахлорофенолу (ПХФ) із додатковим застосуванням природного адсорбенту кліноптилоліту (Кл).

Показано посилення анаболічних процесів у клітинах мікроорганізмів-симбіонтів травного тракту та цілому організмі тварини-господаря за умов засвоєння більш доступних субстратів (порівняно з менш доступними), вірогідно підвищену стійкість їх до токсичної дії різних доз ПХФ, передусім, за присутності адсорбенту Кл. Виявлено, що у клітинах цукролітичної бактерії Butyrivibrio fibrisolvens 787 відсутня фосфокетолазна реакція, але ця бактерія інтенсивно утилізує альдози різної молекулярної маси (глюкозу й ксилозу) та пектин, використовуючи метаболічні шляхи Ентнера-Дудорова та Ембдена-Мейєргофа-Парнаса, на що вказують дуже висока активність 2-кето-3-дезокси-6-фосфоглюконатальдолази (КДФГА) та значно нижча – фруктозодифосфатальдолази (ФДФА). Активність виявлених ензимів гальмується навіть низькими дозами ПХФ (1040 мкМ), вірогідно послаблюється інгібуюча дія токсиканта за присутності Кл.

У дисертаційній роботі наведено теоретичне узагальнення та отримано нові дані стосовно внутрішньоклітинного метаболізму мікробних популяцій шлунково-кишкового тракту тварин, а також показано особливості інгібуючої дії пентахлорофенолу та можливості підвищення ефективності використання протекторних властивостей природних сорбентів – кліноптилолітів з метою нормалізації ензиматичних реакцій на рівні внутрішньоклітинного метаболізму й утворення кінцевих продуктів катаболізму як у змішаних асоціаціях мікрорганізмів-симбіонтів, так і в окремих комплексах їх різновидів та чистих штамах бактерій.

1. Різні дози антимікробної сполуки ПХФ проявляють неоднакову інгібуючу дію на внутрішньоклітинний метаболізм змішаних рубцевих мікробних популяцій, сформованих на різних за поживною доступністю біосубстратах. Навіть низькі дози токсиканта (1040 мкМ) інгібують на 8090.% внутрішньоклітинний метаболізм мікробних популяцій, сформованих на менш доступних джерелах поживних речовин, а середні (100150 мкМ) й високі (300 мкМ) – зовсім зупиняють функціонування клітин. У мікробних популяціях, сформованих на більш доступних біосубстратах, вказані низькі дози ПХФ інгібують метаболізм на 515 %, середні – на 4050 % і тільки високі паралізують його зовсім.

2. Внесення природних сорбентів у культуральне середовище за умов дії низьких доз ПХФ (до 40 мкМ) вірогідно (р < 0,05) знижує інгібуючий вплив цієї токсичної сполуки на мікробний метаболізм порівнюваних популяцій, але кліноптилоліти проявляють у 2 рази вищий протекторний ефект там, де асоціації мікроорганізмів-симбіонтів були сформовані на більш доступних біосубстратах.

3. Активність інтрацелюлярних ензимів бактеріального комплексу вірогідно знижується навіть за дії ПХФ у малих дозах, а застосування природних сорбентів підвищує ензиматичну здатність його клітин на 1947 %.

4. Мікробний метаболізм у сліпій кишці свиней і кролів значною мірою залежить від складу та природи біосубстратів, які надходять з тонкої кишки. Під дією низьких доз ПХФ метаболічні процеси вірогідно (р < 0,01) знижуються, а застосування кліноптилолітів значно послаблює інгібуючу дію антимікробної сполуки, особливо у культурах із більш доступними джерелами поживних речовин (глюкоза, РНК, муцин тощо).

5. Клітини цукролітичної бактерії Butyrivibrio fibrisolvens 787 метаболізують альдози різної молекулярної маси з неоднаковою швидкістю. Глюкоза використовується у 2,5 раза швидше, ніж ксилоза. Із ксилози утворюється менше клітинної маси, але більше кінцевих продуктів метаболізму (форміату, бутирату, ацетату, лактату), вищий білковий синтез, тоді як на глюкозі – більший вихід сухої клітинної маси за рахунок вуглеводів.

6. За наявності у ростовому середовищі обох альдоз клітинами B. fibrisolvens 787 спочатку використовується глюкоза, а потім ксилоза. На обох мономерах у клітинах цього штаму не проявляється активність фосфокетолази, тоді як у них та у клітинах контрольної бактерії Lactobacillus plantarum 185 активність ЛДГ є досить високою.

7. У клітинах чистих штамів окремих бактерій за умов утилізації глюкози антимікробна сполука у низьких дозах проявляє у декілька разів нижчий інгібуючий ефект, ніж при використанні ксилози. За умов застосування ксилози навіть низькі дози біоциду в декілька разів сильніше (ніж на глюкозі) інгібують внутрішньоклітинні метаболічні процеси.

8. Встановлено, що високий рівень метаболізму в клітинах B. fibrisolvens забезпечується функціонуванням специфічних ензимних реакцій, які каталізуються 2-кето-3-дезокси-6-фосфоглюконатальдолазою (КДФГА, завдяки чому використовується метаболічний шлях Ентнера-Дудорова) та фруктозодифосфатальдолазою (ФДФА, за допомогою якої вуглеводи утилізуються і шляхом Ембдена-Мейєргофа-Парнаса). Виявлені метаболічні шляхи гальмуються під впливом навіть низьких доз ПХФ, а за наявності у культуральному середовищі сорбенту Кл вірогідно (р.<.0,05) послаблюється інгібуюча дія біоциду. Протекція інтрацелюлярного метаболізму, окремих ключових ензимних реакцій та обсяги утворення кінцевих продуктів ферментації перебувають на вірогідно вищому рівні при використанні глюкози, ніж ксилози чи пектину.

Публікації автора:

1. Метаболізм рубцевих мікробних популяцій, сформованих на біосубстратах із різною доступністю за дії пентахлорфенолу / Л.Г. Калачнюк, О.Є. Возна, Н.І. Лацік, О.Г. Савка, М. Мароунек, // Укр. біохім. журн. – 2002. – Т. 74, № 3. – С. 3141. (Дисертанту належить визначення окремих кінцевих продуктів мікробного метаболізму різних біосубстратів за дії ПХФ)

2. Інгібування ензимів вуглеводного обміну пентахлорфенолом у клітинах пектинолітичних бактерій травного тракту тварин та вплив на цей процес адсорбенту кліноптилоліту / Л.Г. Калачнюк, Н.І. Руснак, Г.І. Калачнюк, М. Мароунек, О.Г. Савка, Д.О. Мельничук // Укр. біохім. журн. 2006. Т. 78, № 5. – С. 144154. (Дисертант брала участь у визначенні специфічної активності ключових ензимів у клітинах B. fibrisolvens 787 за дії інгібітора й протектора)

3. Руснак Н.І. Активність внутрішньоклітинних ензимів бактеріального комплексу рубця за дії пентахлорфенолу та кліноптилоліту // Наук. вісник ЛНАВМ ім. С.З. Ґжицького. Львів, 2003. – Т. 5, № 3, Ч. 2. – С. 8693.

4. Руснак Н.І., Калачнюк Л.Г. Кінцеві продукти метаболізму різних біосубстратів мікробною популяцією сліпої кишки свиней під впливом біоциду та сорбенту // Наук. вісник ЛДАВМ ім. С.З. Ґжицького. – Львів, 2003. – Т. 5, № 2, Ч. 1. – С. 104110. (Дисертант брала участь у визначенні кінцевих продуктів ферментації різних біосубстратів за дії біоциду й сорбенту)

5. Калачнюк Л.Г., Лацік-Руснак Н.І. Метаболізм азотовмісних біосубстратів і глюкози мікробною популяцією сліпої кишки свиней за дії пентахлорфенолу та кліноптилоліту // Вісник Львівського ун-ту. Серія: Біологія. 2003. – Вип. 33. – С. 141146. (Дисертант брала участь у визначенні загальної продукції метаболітів)

6. Калачнюк Л.Г., Руснак Н.І. Рівень кліноптилолітової протекції за дії пентахлорфенолу на рубцеві мікробні популяції, які формуються на біосубстратах різної доступності // Наук. вісник ЛДАВМ ім. С.З. Ґжицького. Львів, 2003. Т. 5, № 2, Ч. 2. – С. 3440. (Дисертант брала участь у визначенні змін у кінетиці мікробного метаболізму біосубстратів різної доступності)

7. Калачнюк Л.Г., Руснак Н.І. Метаболічні реакції змішаної мікробної популяції сліпої кишки кролів на різні біосубстрати за дії пентахлорфенолу і кліноптилоліту // Наук. вісник ЛНАВМ ім. С.З. Ґжицького. Львів, 2004. – Т. 6, № 1, Ч. 2. – С. 4756. (Дисертант брала участь у вивченні дії ПХФ і Кл на окремі метаболічні реакції мікробної популяції)

8. Калачнюк Л.Г., Руснак Н.І., Мароунек М. Стехіометрія й особливості біоцидної інгібіції метаболізму альдоз різної молекулярної ваги у клітинах цукролітичних бактерій // Наук. вісник ЛНАВМ ім. С.З. Ґжицького. – Львів, 2004. – Т. 6, № 2, Ч. 2. – С. 5768. (Дисертант брала участь у вивченні особливостей біоцидної інгібіції та кінетики утилізації альдоз клітинами чистого штаму за умов Кл-протекції)

9. Nitrogen and in vitro fermentation of nitrogenous substrates in caecal contents of the pig / M. Marounek, T. Adamec, V. Skivanov, N.I. Latsik // Acta Vet. Brno, 2002. V. 71. P. 429434. (Дисертант брала участь у дослідженні особливостей ферментації азотовмісних субстратів мікроорганізмами)

10. Спосіб зниження токсичної дії біоцидів на внутрішньоклітинний метаболізм мікроорганізмів-симбіонтів травного тракту тварин Патент UA № 19957 / Л.Г. Калачнюк, Г.І. Калачнюк, Н.І. Руснак, О.П. Сухорська, А.О. Барладин, М.Я. Мік, М.І. Грабовенський Заявка № U200605199 від 12.05.2006. Бюл. № 1, 2007. (Дисертант брала участь у вивченні інгібуючої дії ПХФ на активність внутрішньоклітинних ензимів бактеріального комплексу рубця та захисної здатності Кл в умовах експериментів)

11. Руснак Н.І., Калачнюк Л.Г. Роль кліноптилоліту в мікробному метаболізмі сліпої кишки свиней за дії пентахлорфенолу // Праці ІІІ Західноукраїнського симпозіуму з адсорбції та хроматографії – Львів, 2003. – С. 164166. (Дисертант брала участь у проведенні досліджень і статистичній обробці результатів)

12. Калачнюк Л.Г., Руснак Н.І. Нейтралізуюча здатність кліноптилоліту в умовах токсичної дії біоциду на змішані мікробні популяції рубця // Праці ІІІ Західноукраїнського симпозіуму з адсорбції та хроматографії. – Львів, 2003. – С. 167169. (Дисертант брала участь у проведенні досліджень, статистичній обробці результатів, їх аналізі, написанні та оформленні друкованого матеріалу)

13. Руснак Н.І., Калачнюк Л.Г. Дія пентахлорфенолу на активність внутрішньоклітинних ензимів змішаної популяції бактерій рубця // Праці Науковопрактичної конференції “Актуальні проблеми токсикології, гігієни та аналітичної хімії пестицидів і агрохімікатів”. – Київ, 1617 жовтня 2003. – С. 579580. (Дисертант брала участь у проведенні досліджень, аналізі результатів і оформленні тез)

14. Калачнюк Л.Г., Лацік Н.І., Кравців Р.Й. Токсичні речовини у ріпакових кормових добавках та їх механізм дії // Сільський господар. – 2004. – № 12. С. 1921. (Дисертант брала участь в одержанні результатів і написанні статті)

15. Rusnak N., Kalachnyuk L. Intracellular enzymes activities changes in ruminal bacteria under affect of exogenous factors // Abstract book, The First (Inaugural) Ukrainian Congress for Cell Biology. – Lviv, 2004. – P. 277. (Дисертант брала участь у проведенні експериментів, аналізі результатів та написанні тез)

16. Калачнюк Л.Г., Лацік Н.І. Роль антимікробних факторів у регуляції метаболізму тварин // Укр. біохім. журн. – 2002. – Т. 74, № 4б (додаток 2). С. 89. (Дисертант брала участь у дослідженнях, аналізі результатів, написанні повідомлення та його репрезентації)

17. Fractions of nitrogen and in vitro fermentation of nitrogenous substrates in the pig caecal contents / M. Marounek, T. Adamec, V. Skivanova, N.I. Latsik // Sbornik praci Jubileinich. “XX dn ivoine fyziologie” Akademia ved. PrahaTret’, esk Republika, 2002. – P. 47. (Дисертант брала участь у проведенні експериментів, статистичній обробці результатів та підготовці їх до друку)

18. Rusnak N.I., Kalachnyuk L.G., Barladyn A.O. et al. Specific functions of enzymes in some bacteria of microbial ecosystem from the gastrointestinal tract under effects of nutritional factors // Proceedings of the 9^th Ukrainian Biochemical Congress, Ukraine. – Kharkiv, 2006. – Part 2. – P. 221. (Дисертант брала участь у проведенні досліджень, аналізі одержаних даних, написанні повідомлення та його репрезентації)

Анотації