Комбинированное воздействие этоксилированного нонилфенола и наночастиц оксида меди (CuO) на биопленки Rhodococcus ruber

Обоснование. Этоксилированный нонилфенол (ЭНФ) — поверхностно-активное вещество с высокой токсичностью и эндокринно-разрушающим действием, сохраняющимся после частичной биодеградации. В нанобиоремедиации сублетальные концентрации наночастиц могут индуцировать горметический эффект, стимулируя образование биопленок и усиливая катаболический потенциал микроорганизмов. В частности, наночастицы оксида меди (НЧ CuO) в сублетальных концентрациях модифицируют поверхностные свойства клеток и стимулируют формирование биопленок, усиливая биокаталитический потенциал бактерий рода Rhodococcus в биоремедиации. Однако механизмы адаптации биопленок родококков к органическим ксенобиотикам и нанометаллам недостаточно изучены.

Цель исследования. Оценить влияние комбинированного воздействия ЭНФ и сублетальных концентраций НЧ CuO на морфологию, свойства и формирование биопленок Rhodococcus ruber.

Материалы и методы. Использовали штаммы R. ruber ИЭГМ 1263 и ИЭГМ 71 из Региональной профилированной коллекции алканотрофных микроорганизмов. Определяли минимальную ингибирующую концентрацию (МИК) при воздействии ЭНФ (0,16–100 г/л) и НЧ CuO (0,0007–0,5 г/л). Биопленки выращивали на полипропиленовых дисках, ζ-потенциал клеток измеряли методом динамического светорассеяния, жизнеспособность и морфологию клеточной поверхности изучали с помощью совмещенной конфокальной лазерной и атомно-силовой микроскопии (КЛСМ-АСМ).

Результаты. Комбинированное воздействие ЭНФ и НЧ CuO приводило к снижению жизнеспособности родококков на 20–80 %, при этом суммарный токсический эффект определялся воздействием нанооксида меди. Биопленки штамма R. ruber ИЭГМ 1263, выращенные в присутствии сублетальных (1–10 г/л ЭНФ и 0,001 г/л НЧ CuO) концентраций экотоксикантов, характеризовались пониженной (в 2,6 раз) адсорбцией на носителе, коагрегацией клеток, более отрицательным (–34,2 мВ) значением ζ потенциала и увеличением (до 4,8 нм) шероховатости клеточной поверхности по сравнению с контролем.

Заключение. Выявлены морфофизиологические адаптации клеток Rhodococcus ruber, способствующие формированию биопленок и повышению устойчивости бактерий к комплексному химическому стрессу. Полученные данные подтверждают перспективность использования биопленок родококков для биоремедиации экосистем, загрязненных органическими ксенобиотиками и нанометаллами.