High hydrostatic pressure influence on viability and mutagenesis of Salmonella Typhimurium

Nazira Sunagatovna Karamova,Pavel Valer’Evich Zelenikhin,Vladimir Dmitrievich Kiselev,Anastasiya Alexandrovna Lipatnikova,Olga Nikolaevna Ilinskaya

doi:10.17816/ecogen13499-107

Abstract

Background: pressure is a well-known physical environmental parameter. Nevertheless, the basic principles of microbial survival under high hydrostatic pressure (HHP), especially genetic response to pressure, are still poorly understood. The purpose of this study was to investigate the influence of HHP ranging from 50 to 800 MPa on viability and mutagenesis of Salmonella typhimurium. Materials and methods. The standard plate count method (counting the total number of colony forming units (CFUs) on the plate) and the propidium iodide (PI) flow cytometric assay were used to determine the bacterial viability after HHP treatment. Ability of HHP to induce gene mutations was examined by the Ames assay employing Salmonella typhimurium TA100 and TA98. Results. The results obtained showed that survival of S. typhimurium cells considerably decreased when bacteria were exposed to a pressure of 200 MPa and above. Herewith, the survival index calculated according to the total number of CFUs was up to six orders of magnitude lower than that obtained by the flow cytometric analysis under the same HHP. This fact can be explained by the entrance of the some part of bacterial population into the viable but nonculturable (VBNC) state. The pressure of 50 MPa was found to cause a 1.9-fold increase in the number of His+ revertants of S. typhimurium TA98 in Ames test. Conclusion. Our results demonstrate that HPP of 200 MPa and above significantly inhibits the viability of S. typhimurium cells as well as triggers the induction of VBNC state. The results of Ames test suggest that HHP of 50 MPa can induce gene mutations in bacterial cells. The possible mechanisms of HHP effects on cells viability as well as genetic response of bacteria under HHP are discussed.

Highlights

В настоящей работе было исследовано влияние высокого гидростатического давления (ВГД) на выживаемость и уровень мутагенеза Salmonella typhimurium
Что даже при действии ВГД 200 МПа, снижающем выживаемость тестерных бактерий до 3,5 %, мы не наблюдали уменьшения количества His+-ревертантов ниже спонтанного фона мутирования для обоих тестерных штаммов
CC Информация об авторахКарамова Назира Сунагатовна — к. б. н., доцент. Кафедра микробиологии, институт фундаментальной медицины и биологии

Summary

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Бактериальные штаммы и условия культивирования В работе использованы штаммы S. typhimurium ТА100 и ТА98, полученные из коллекции микроорганизмов кафедры генетики МГУ. Суспензию клеток переливали в стерильные тефлоновые цилиндры и подвергали действию ВГД. Обработка бактерий ВГД Эксперименты проводили при комнатной температуре (23–24 °С). Суспензию микроорганизмов в тефлоновом цилиндре (диаметр 14 мм, высота 20 мм) закрывали тефлоновой крышкой и помещали в стальной цилиндр (внешний диаметр 80 мм, внутренний диаметр 14,14 мм). Низкое давление в первом цилиндре создавали гидравличе ским насосом плунжерного типа (до 20 МПа). Суспензию клеток бактерий подвергали действию ВГД 50, 100, 200, 300, 500, 800 МПа в течение 15 минут. Оценка жизнеспособности бактерий по числу КОЕ Суспензию клеток S. typhimurium ТА100 соответ ствующего разведения (100 мкл) после воздействия высокого гидростатического давления высевали на поверх ность чашек Петри с LB-агаром, чашки инкубировали при 37 °С в течение 24 ч. В контрольном варианте высевали суспензию бактерий, не подвергавшихся действию высокого давления.

Число KOE в контроле

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

CC Информация об авторах