СПОСОБ ИЗМЕНЕНИЯ АКТИВНОСТИ МИКРООРГАНИЗМОВ IN VITRO Российский патент 2002 года по МПК C12N13/00 

Изобретение относится к медицине и касается способов воздействия на активность микроорганизмов.

Известен способ воздействия на активность микроорганизмов, включающий воздействие звуковыми колебаниями (RU 2143824 С1, 10.01.2000). Известный способ касается приготовления пищевого продукта: в смешиваемые компоненты пищевого продукта добавляется пищевая добавка в виде водного раствора микроорганизмов вида Lactobakterium acidophilum, который предварительно подвергают воздействию звуковыми колебаниями, получаемыми при проигрывании классической музыки. Добавляется эта добавка для увеличения срока хранения пищевого продукта за счет снижения уровня общей бактериологической загрязненности. А воздействие звуковыми колебаниями, получаемыми при проигрывании классической музыки, предназначено для повышения активности этих микроорганизмов.

О благоприятном воздействии некоторых видов классической музыки на жизнедеятельность организмов известно давно, но данное воздействие носит не управляемый, а спонтанный характер за счет того, что композиционно произведение построено на использовании широкополосного частотного ряда, отдельные частоты которого гипотетически могут совпадать с резонансными частотами различных клеток. Но данное воздействие не является регулируемым.

В данном способе решается задача определения наличия чувствительности микроорганизмов к внешним акустическим полям малой интенсивности, не приспособленных эволюционно к звуковой рецепции (как, например, рецепторы слуховой системы). Проблема изучения активности микроорганизмов при регулируемом воздействием музыки представляется актуальной с различных точек зрения. С одной стороны, в организме человека имеется определенная микрофлора и интересно было бы изучить ее реакции на акустические воздействия и возможные последствия на организм человека. С другой стороны, выявление как стимулирующих, так и подавляющих жизнедеятельность микроорганизмов паттернов акустических сигналов могло бы иметь определенное научно-практическое значение.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по определению реакции микроорганизмов на воздействие на них музыки. Достигаемый при этом технический результат заключается в расширении арсенала средств и способов, обуславливающих влияние на жизнедеятельность микроорганизмов в организме человека.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе воздействия на активность микроорганизмов, включающем воздействие на микроорганизмы нереактивными средствами и последующее определение уровня активности микроорганизмов, в качестве нереактивных средств используют акустические или музыкальные тест-программы, записанные на аудиокассеты с разной продолжительностью записи, а микроорганизмы по крайней мере одноразово подвергают воздействию музыкальных тест-программ, причем первая музыкальная тест-программа включает инструментальную классическую музыку, вторая музыкальная тест-программа включает средневековые духовные песнопения, третья музыкальная тест-программа включает эстрадно-симфоническую музыку, четвертая музыкальная тест-программа включает рок-музыку, или воздействию акустических сигналов.

Указанные признаки являются существенными с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.

Настоящее изобретение поясняется чертежами, где
на фиг.1 - представлен график кинематической зависимости роста (изменения активности) микроорганизмов: "а" - контроль, "б" - под акустическим воздействием (духовная музыка);
на фиг. 2 - представлен график кинетики электрохимической активности бактериальной культуры Е.Coli (в мясном бульоне) в зависимости от акустического воздействия музыки: "1" - духовная музыка, "2" - классическая музыка.

Согласно настоящего изобретения способ воздействия на активность микроорганизмов включает в себя воздействие на микроорганизмы нереактивными средствами с последующим определением уровня активности клеток. При этом в качестве нереактивных средств используют музыкальные тест-программы, записанные на аудиокассеты с различной продолжительностью записи (исполнения) (примерно до 45 мин каждая), а культивируемые клеточные структуры и микроорганизмы подвергают воздействию музыкальных тест-программ, причем первая музыкальная тест-программа включает инструментальную классическую музыку, вторая музыкальная тест-программа включает средневековые духовные песнопения, третья музыкальная тест-программа включает эстрадно-симфоническую музыку, четвертая музыкальная тест-программа включает рок-музыку.

В качестве нереактивных средств можно также использовать акустические тест-программы, записанные на аудиокассеты с различной продолжительностью исполнения, при этом каждая из аудиокассет включает определенные акустические сигналы в заданном диапазоне частот или заданной частоты.

Воздействие музыки или акустических сигналов на микроорганизмы может быть как одноразовым, так и неоднократным. Так, в одной из серий опытов микроорганизмы подвергались дважды поочередному 4-кратному воздействию музыкальных тест-программ.

Настоящий способ подтверждается исследованиями и опытами, проводимыми над культурами клеток меланомы линии BRO и микроорганизмами Staphyllococcus и Е.Coli.

Были проведены исследования реакции микроорганизмов на воздействие музыкой. Данная проблема представляется актуальной с различных точек зрения. С одной стороны, в организме человека имеется определенная микрофлора и интересно изучить ее реакции на акустические воздействия и возможные последствия на организм человека. С другой стороны, выявление как стимулирующих, так и подавляющих жизнедеятельность микроорганизмов паттернов акустических сигналов могло бы иметь определенное практическое значение.

Было проведено сравнительное изучение влияния различных видов музыки на рост и электрохимическую активность микроорганизмов Staphyllococcus и Е. Coli, относящихся, как известно, к двум различным классам (грам-положительным и грам-отрицательным соответственно).

Подопытные культуры клеток дважды подвергались поочередному 4-кратному воздействию музыкальных тест-программ, записанных на аудиокассеты, продолжительностью 45 мин каждая: 1) инструментальная классическая, 2) средневековые духовные песнопения. Начало эксперимента фиксировалось с момента введения микроорганизмов в питательную среду, помещения их в термостат с одновременным включением акустического генератора. Всего было поставлено 6 серий опытов. Исследование влияния акустических воздействий микроорганизмы проводилось в процессе их роста на стадиях лаг-фазы и фазы предэкспоненциального роста. Выращивание микроорганизмов осуществлялось в суховоздушном термостате (температура 37^oС), в котором размещалась кварцевая кювета (объем 10 мл), содержащая микроорганизмы определенного штамма в мясопептонном бульоне. Концентрация микроорганизмов в исследованиях варьировала в диапазоне 1-3•10³ клеток/мл. Акустические микрофоны малой мощности (от головных телефонов) устанавливались непосредственно над кюветой с микроорганизмами (на высоте 1 или 18 см от поверхности питательной среды). Акустическое воздействие на культуры микроорганизмов осуществлялось в течение всего времени опыта на одной мощности во всех экспериментальных сериях.

Контрольная кювета с теми же микроорганизмами в аналогичных концентрациях и объемах помещалась параллельно в другом суховоздушном термостате, расположенном на расстоянии 10 см от первого, и не подвергалась акустическому воздействию. Оценка жизнедеятельности микроорганизмов осуществлялась согласно Методических указаний МЗ РФ (МУК 4.2-99) хемилюминесцентным методом по изменению их концентрации в процессе развития, индикатором которой является динамика содержания в среде супероксидного ион-радикала О₂ ^-(*), высвобождаемого в процессе денатурации клетки в сильнощелочной среде.

Результатами экспериментов установлено, что в динамике роста клеток микроорганизмов и изменения электрохимической активности продуцируемых ими супероксидных ион-радикалов под воздействием акустических сигналов музыкальных ритмов и частот отмечаются существенные отличия. Рост микроорганизмов (как Staphyllococcus, так и Е.Coli) без внешних акустических воздействий (фиг.1, график "а") характеризуется небольшим уменьшением активности на стадии лаг-фазы и равномерным увеличением концентрации микроорганизмов и соответственно концентрации ион-радикалов на стадии предэкспоненциального и экспоненциального роста.

В опытных образцах на фоне равномерного увеличения сигнала, соответствующего устойчивому росту клеток, под воздействием музыки отмечаются периодические всплески электрохимической активности интенсивностью до одного десятичного порядка, связанные с изменением концентрации и энергии связи ион-радикалов в водно-микробиологической среде (фиг.1, график "б", табл.1).

Однако резкие всплески интенсивности хемилюминесценции (регистрируемые при 10-секундном накоплении сигнала на его начальной фазе) отмечаются только для клеток Staphyllococcus. На фиг. 1 в качестве примера таких всплесков приведен фрагмент графика "б" из 2-й серии экспериментов. После каждого пика активизации жизнедеятельность микроорганизмов возвращалась на уровень, близкий к контрольному, но на несколько более низком уровне. В целом же в экспериментальной группе микроорганизмов Staphyllococcus в результате проведенного анализа была выявлена тенденция к снижению роста и активности жизнедеятельности в среднем на 12%.

На фиг.2 представлен сравнительный график активности культуры клеток Е. Соli. Клетки, имеющие двуоболочечную структуру мембраны, проявляют стимулированную акустическим воздействием активность в виде нескольких малоинтенсивных всплесков, усреднение которых позволяет выделить на фоне относительного уменьшения общей активности интервалы времени ее повышения в диапазонах 20-50 мин - для духовной и 90-130 мин - классической музыки соответственно (фиг.2).

В данной серии экспериментов в результате проведенного анализа было выявлено снижение роста и активности жизнедеятельности клеток Е.Coli на 40%.

Результаты сравнительной динамики активности микроорганизмов в зависимости от вида музыки и расстояния воздействия представлены в таблице.

Расчет относительной активности проводился по отношению экстремальных значений к средним значениям величины интенсивности до и после пика активности. По представленным данным видно, что относительная активность микроорганизмов при воздействии классической музыкой, использовавшейся в данных экспериментах, была несколько ниже, чем в случае воздействия духовной музыкой, при условии воздействии с расстояния в 1 см.

Увеличение расстояния от источника звука до объекта воздействия на 17 см, а следовательно, уменьшение мощности воздействия, привело к возникновению экстремальных всплесков интенсивности хемилюминесценции, один из которых достиг значения 9,1 (почти на порядок выше предыдущих значений).

Упорядоченное изменение активности микроорганизмов под воздействием внешних акустических сигналов объясняется как резонансными влияниями на заинтересованные внутриклеточные структуры, так и электромагнитным полевым воздействием.

Механизм трансформации в водной среде акустической волны в электромагнитную связан с преобразованием энергии в джозефсоновских структурах ассоциатов воды в результате возникновения под воздействием акустической волны вырожденных электрон-фотонных состояний. Результирующим действием колебательного возбуждения ассоциатов воды является возбуждение в сверхпроводящих структурах ассоциатов продольных электромагнитных волн, оказывающих на ион-радикалы потенцирующее действие, в результате которого уменьшается энергия связи ион-радикалов в комплексах. Как следствие, в результате изменения энергии связи происходит перераспределение формы импульса хемилюминесценции в сторону меньших времен реакции, что эквивалентно увеличению амплитуды импульса.

Исходя из сказанного малоинтенсивное акустическое воздействие на воду и микроорганизмы следует рассматривать не только как волновое, но и как полевое воздействие.

Если обратиться к известным экспериментальным фактам по полевому воздействию на микроорганизмы, то видно из экспериментов, что магнитные поля малой интенсивности в виде синусоидальных волн частотой примерно 0,01 Гц тормозят накопление числа особей Е.Coli до 37,7% в экспоненциальной фазе размножения. Эффективное торможение развития Е. Coli также отмечается в импульсных полях на частотах 0,02; 1 и 6 Гц.

По результатам выполненных экспериментов над микроорганизмами можно сделать следующие выводы:
1. Музыка оказывает существенное воздействие на активность микроорганизмов Staphyllococcus и Е. Coli в описанных экспериментальных условиях. Имеются выраженные индивидуальные особенности в характере роста и активности культур микроорганизмов на различных стадиях своего развития при воздействии духовной или классической музыки.

2. Выявлена общая тенденция в экспериментальной группе микроорганизмов Staphyllococcus к снижению роста и активности жизнедеятельности в среднем на 12%. В экспериментальной серии с культурой Е. Coli выявлено снижение роста и активности жизнедеятельности клеток на 40% по сравнению с контролем.

Настоящее изобретение применимо и позволяет собой основу для разработки механизма музыкального воздействия на микроорганизмы для регулирования их активности в организме человека.

Изобретение относится к медицине. Способ включает в себя воздействие на микроорганизмы нереактивными средствами и последующее определение уровня активности клеток. В качестве нереактивных средств используют по крайней мере одноразовое малоинтенсивное звуковое воздействие в виде музыкально-акустических тест-программ. Изобретение позволяет расширить арсенал средств и способов, обуславливающих влияние на жизнедеятельность микроорганизмов in vitro. 1 табл., 2 ил.

Способ изменения активности микроорганизмов in vitro, включающий воздействие музыкой, отличающийся тем, что микроорганизмы подвергают по крайней мере одноразовому малоинтенсивному звуковому воздействию в виде музыкально-акустических тест-программ в интервале времени, достаточном для повышения или понижения активности.