ЖТН AP27510713 Жоба тақырыбы «Жер үсті және жер асты суларының экожүйелерінде антибиотикрезистентті шартты-патогенді бактериялардың таралуын бағалау»

Іске асыру кезеңі 2025-2027 жж.

Өзектілігі

Соңғы жылдары бактериялардың антибиотиктерге төзімділігі бүкіл әлемде адам өмірінің әртүрлі салаларында алаңдаушылық туғызды. Микробқа қарсы препараттарды дұрыс және шамадан тыс қолдану бактерияларда ерекше төзімділіктің дамуына ықпал етті бактериялардың геномында антибиотиктерге төзімділікке жауап беретін арнайы гендердің болуы нәтижесінде пайда болады. Бактериялар доменінің жеке өкілдері антибиотиктерге бірнеше қарсылық көрсетеді, бұл патогендік микроорганизмдердің осы өкілдерімен күресу процесі мен шараларын қиындатады. Сонымен қатар, микроорганизмдер, атап айтқанда бактериялар табиғатта кең таралған бұл, сөзсіз, адам мен жануарлардың денсаулығына қатер келтіруі немесе өміріне қауіп төндіру деңгейін арттырады. Сонымен қатар, бактериялардың тіршілік әрекеті мен көбеюі үшін негізгі қолайлы орта су мен су ортасы болып табылады. Судағы микроорганизмдердің таралу жылдамдығы кез келген басқа табиғи субстратқа қарағанда әлдеқайда жоғары, сонымен қатар тұрақты су айналымы табиғи жағдайда бактериялық қауымдастықтың тез және кең таралуына ықпал етеді. Жоғарыда айтылғандарға байланысты ұсынылған зерттеу жобасын іске асыру кезінде антибиотикке төзімді шартты-патогенді бактерияларды оқшаулау үшін табиғи көздерден алынған су сынамалары пайдаланылатын болады. Жобаның идеясы Батыс Қазақстан облысының (БҚО) жер үсті және жер асты суларының табиғи экожүйелерінде мультирезистентті шартты-патогенді бактериялардың таралуын бағалау болып табылады. Жобаның негізі бактерияларды, олардың биохимиялық сипаттамаларын, жауапты гендерін анықтау, вируленттілік факторларын талдау, сондай-ақ антибиотиктерге төзімділігі көп бактериялардың қоршаған ортаға теріс әсер ету қаупін анықтау арқылы микробқа қарсы препараттардың әсеріне реакцияны бағалау бойынша кешенді зерттеулер жүргізу болып табылады. Алынған нәтижелер, микробқа қарсы препараттарға төзімділікті талдау, сондай-ақ бактериялардың оқшауланған штаммдарының вируленттілігі микробқа қарсы препараттарды пайдалануды реттеу бойынша ұсыныстарды әзірлеу мақсатында табиғи су көздерінің микробиотасына антропогендік әсердің әсер ету деңгейін бағалауға мүмкіндік береді. Зерттеу нәтижесінде БҚО табиғи су көздері бактерияларының шартты-патогенді, антибиотикке төзімді штаммдарының таралу картасы, биохимиялық және молекулалық-генетикалық сәйкестендіруді, таралу ауқымын, антибиотиктерге төзімділікті және вируленттілік факторларын қоса алғанда түрлердің толық биологиялық сипаттамасы жасалады.

Мақсаты

Жер үсті және жер асты суларының экожүйелеріндегі антибиотиктерге төзімді шартты-патогенді бактериялардың таралуы мен әртүрлілігін зерттеу және олардың антибиотиктерге төзімділігін, биохимиялық сипаттамаларын және вируленттілік факторларын бағалау арқылы бактериялардың оқшауланған штамдарының қоршаған ортаға әсер ету қаупін анықтау.

Жобаның міндеттері

1 міндеті. Батыс Қазақстан облысының жер үсті және жер асты сулары экожүйесінің су сынамаларынан оқшауланған Gammaproteobacteria класына кіретін шартты-патогенді бактериялар культурасының топтамасын жасау. Бұл міндеттің үш негізгі мақсаты бар: (i) БҚО жер үсті және жер асты суларының экожүйелерінен су сынамаларын алу, кейіннен іріктелген үлгілердің картасын жасау. (ii) сұйық және қатты қоректік орталарда «таза» бактериялық культурасының бөлінуі. (iii) оқшауланған бактериялар колонияларының морфологиясы мен культуралық қасиеттерін анықтау. 1-Тапсырманы орындау кейінгі зерттеулер үшін шартты-патогендік бактериялар культурасының жеке жинағын жасауға мүмкіндік береді.

2 міндеті. Gammaproteobacteria класына кіретін шартты-патоегнді бактериялардың оқшауланған колонияларын анықтау. Бұл тапсырманың екі негізгі мақсаты бар: (i) биохимиялық сипаттамаларды бағалау нәтижесінде оқшауланған бактериялар колонияларының туыстық байланысын анықтау. (ii) бактериялардың изоляттарын ПТР әдісіне негізделген молекулалық-генетикалық сәйкестендіру және 16s рРНҚ генін секвенерлеу. 2-тапсырманы орындау кезінде бактериялардың оқшауланған штаммдарының тұқымдары мен түрлері анықталады.

3 міндеті. Батыс Қазақстан облысының аумағындағы табиғи су көздерінде Gammaproteobacteria класына кіретін антибиотикке төзімді бактериялардың таралуын бағалау. Бұл тапсырманың екі негізгі мақсаты бар: (i) бактериялардың оқшауланған штамдарының β-лактамды антибиотиктерге, сондай-ақ тетрациклиндер, аминогликозидтер және амфениколдар антибиотиктер тобына төзімділігін анықтау. (ii) антибиотиктерге төзімділікке жауапты гендер бактерияларының штаммдарының геномда болуын талдау. 3-мәселені шешу табиғи ортада антибиотиктерге бірнеше рет төзімді болатын бактериялардың таралу кеңдігін анықтауға мүмкіндік береді.

4 міндеті. Бактериялардың оқшауланған штаммдарындағы вируленттілік факторларын анықтау. 4-тапсырманы орындау жер үсті және жер асты суларының оқшауланған антибиотикке төзімді штаммдарындағы негізгі патогендік гендерді анықтауға, сондай-ақ адамдар мен жануарлар үшін қауіптің ықтималдығын анықтауға мүмкіндік береді.

Күтілетін нәтижелер

Зерттеу нәтижесінде:-Батыс Қазақстан облысының жер үсті және жер асты сулары экожүйесінің су сынамаларынан оқшауланған Gammaproteobacteria класына кіретін шартты-патогенді бактериялар культурасының коллекциясы құрылады; - БҚО жер үсті және жер асты суларының экожүйелерінен су сынамалары алынады. Таңдалған үлгілердің картасы жасалды. БҚО-ның кемінде 10 су айдынынан 60 сынама (бір су айдынының 3 нүктесінен беткі қабатынан 1 сынама, тереңдіктен 1 сынама) және іріктеу нүктелерінің географиялық орналасуын көрсете отырып, БҚО-ның 10 елді мекенінің құдықтарынан 30 сынама алынады; - Gammaproteobacteria класына кіретін сұйық және қатты қоректік ортада бактериялардың "таза" культаралары бөлінеді. Оңтайлы өсу жағдайлары анықталды; - бактериялардың оқшауланған колонияларының морфологиялық қасиеттері анықталады. Келесі қасиеттер анықталады: пішіні, өлшемі, беті, профилі, мөлдірлігі, түсі, құрылымы және консистенциясы; - Gammaproteobacteria класына кіретін шартты-патогенді бактериялардың оқшауланған колониялары анықталады; - олардың биохимиялық сипаттамаларын бағалау нәтижесінде оқшауланған бактериялардың колонияларының туыстық байланысы анықталады; - бактериялардың изоляттарын молекулалық-генетикалық сәйкестендіру жүргізіледі рРНҚ-ның 16s генінің секвенерлеумен бірге тұқымға тән праймер жұптарын қолданатын ПТР әдісіне негізделген; -Батыс Қазақстан облысының аумағындағы табиғи су көздерінде Gammaproteobacteria класына кіретін антибиотикке төзімді бактериялардың таралуына баға беріледі; - бактериялардың оқшауланған штамдарының β-лактамды антибиотиктерге, сондай-ақ тетрациклиндер, аминогликозидтер және амфениколдар тобының антибиотиктеріне төзімділігі айқындалатын болады; - ДНҚ-да гендер бактерияларының штаммдарының (acrD) болуына талдау жүргізілетін болады, aada, aadB, blaKPC, qnrA, sul1, tet(A) және Meca) антибиотиктерге төзімділікке жауапты; - бактериялардың оқшауланған штаммдарындағы вируленттілік факторлары анықталады. Толық геномдық секвенирлеу жүргізіледі.

Келесі мақалалар жарияланатын болады:

- жобаның ғылыми бағыты бойынша рецензияланатын, Science Citation Index Expanded индекстелетін және Web of Science базасында импакт-фактор бойынша 1 (бірінші), 2 (екінші) немесе 3 (үшінші) квартильге кіретін және (немесе) Citescore бойынша Scopus базасында кемінде 50 (елу) процентильі бар кемінде 2 (екі) мақала және (немесе) шолулар;

- ҒЖБССҚЕК-нің 1 және 2 тізімінен ұсынылған рецензияланатын шетелдік немесе отандық басылымда кемінде 2 (екі) мақала немесе шолу;

- немесе Science Citation Index Expanded индекстелетін және Web of Science базасында импакт-фактор бойынша 1 (бірінші) квартильге кіретін және (немесе) Citescore бойынша Scopus базасында кемінде 80 (сексен) процентильі бар кемінде 1 (бір) мақала және (немесе) шолулар;

- ҒЖБССҚЕК-нің 1 және 2 тізімінен ұсынылған рецензияланатын шетелдік немесе отандық басылымда кемінде 1 (бір) мақала немесе шолу.

Қол жеткізілген нәтижелер

БҚО жер үсті және жер асты суларының экожүйесінен су сынамалары алынады. Алынған сынмалар белгіленген карта жасалды. БҚО-ның 12 суқоймасынан 216 сынама (суқойманың беткі қабатынан 1 сынама, түбінен 1 сынама, әр суқоймада 9 станция белгіленді), 10 елді-мекеннің жер асты суы бар құдықтарынан 30 сынама алынды және географиялық орналасу нүктелері көрсетілді. Сарапатама нәтижесінде БҚО-ның далалық аймағында орналасқан келесі көлдер зерттелді: Брусяное (51°21.426' с.е., 051°50.913' ш.б.), Прорва (51°14.573' с.е., 051°31.220' ш.б.), Жалтыркөл (50°59.388' с.е., 051°25.864' ш.б.), Жаманқара (50°56.147' с.е., 051°51.704' ш.б.); Жартылай шөлейтті аймақта: Коловертное (50°36.013' с.е., 051°06.764' ш.б.), Глубинное (50°19.630' с.е., 051°03.445' ш.б.), Балықты Сарқыл (49°37.871' с.е., 049°21.447' ш.б.), Сарышығанақ (49°27.901' с.е., 049°51.589' ш.б.); шөлейтті аймақты: Еділсор (49°13.361' с.е., 050°44.029' ш.б.), Айдын (48°57.133' с.е., 049°35.183' ш.б.), Қарасу (48°49.407' с.е., 051°52.274' ш.б.), Тасоңғар (49°21.311' с.е., 050°22.046' ш.б.)), Сонымен қатар келесі елді-мекендерден: Озерное (51°21.724' с.е., 051°50.272' ш.б.), Желаево (51°15.122' с.е., 051°30.007' ш.б.), Кемер (51°01.585' с.е., 051°24.870' ш.б.), Бекей (50°57.435' с.е., 051°46.805' ш.б.), Коловертное (50°35.613' с.е., 051°06.645' ш.б.), Жаңабулақ (50°18.953' с.е., 051°03.915' ш.б.), Жалпақтал (49°35.003' с.е., 49°21.265' ш.б.), Қособа (49°27.177' с.е., 050°17.572' ш.б.), Қызылбас (49°25.874' с.е., 050°15.380' ш.б.), Жанақала (49°13.202' с.е., 050°17.460' ш.б.). Зерттелген су нысандарының физикалық-химиялық сипаттамалары бойынша айтарлықтай ерекшеленеді, бұл олардың географиялық орналасуына, тереңдігіне, топырағының түріне және минералдану дәрежесіне байланысты. Су нысандарының көпшілігінде сілтілі орта бар (рН 8,0-ден 9,6-ға дейін), бұл дала мен тұзды көлдерге тән. Еріген оттегінің деңгейі кең ауқымда өзгереді – өте төмен мәндерден (Сарышығанақ көлінде 2,5-4,1 мг/л) өте жоғары деңгейге дейін (Тасоңғар көлінде 20 мг/л-ден астам). Бұл органикалық ластану салдарынан судың оттегімен қанығуы төмен болуында, жоғары температура мен күн белсенділігі жағдайында белсенді фотосинтезді де көрсетуі мүмкін. Әр түрлі су қоймаларындағы судың температурасы да айтарлықтай ерекшеленеді: ең төменгі мәндер Брусяное және Жаманқара көлдерінде (шамамен 20-21 °C), ал ең жоғарғысы Прорва, Глубинное, Тасоңғар және Коловертное көлдерінде (27 °C дейін) байқалды, бұл олардың географиялық орналасуы мен таяз суларына байланысты болуы мүмкін. Судың минералдануы айтарлықтай ауытқуларды көрсетеді: өте әлсіз минералданған (Сарышығанақ, Қарасу және Айдын көлдерінде 1,6-3,7 мг/л) Тасоңғар (10 мг/л дейін) және Жалтыркөл (528,7 мг/л дейін) сияқты жоғары минералданған су айдындарына дейін. Судың электр өткізгіштігі өте төменнен (тұзды көлдерде шамамен 3-7,5 мкСм/см: Балықты Сарқыл, Сарышығанақ, Еділсор, Қарасу және Айдын), орташа (Тасонғар және Жаманқара көлдерінде 28,1-ден 174,1 мкСм/см-ге дейін) және жоғары мәндер (948,7 мкСм/см-ге дейін және тұздар мен органикалық жоғары деңгейі бар Жалтыркөл, Брусяное, Прорва, Коловертное және Глубинное көлдерінде). Көптеген су нысандарында судың мөлдірлігі төмен, бұл лайланудың жоғары дәрежесін немесе қалқымалы заттардың болуын көрсетеді. Суқойма түбі қара немесе сұр лай бар су нысандары, әдетте, аз мөлдірлікпен және органикалық ластанудың жоғары деңгейімен сипатталады. Түбі құмды суқоймаларда (мысалы, Прорва немесе Жаманқара көлінде) мөлдірліктің жоғарылауымен және аэрацияның жақсаруымен байланысты. Жалпы, барлық су қоймаларының ішінде ең жақсы оттегімен қанығу Тасонгар, Еділсор және Коловертное көлдерінде, ал ең төмені Сарышығанақ пен Балықты Сарқыл көлдерінде байқалады, бұл соңғысының қолайсыз экологиялық жағдайын көрсетуі мүмкін. Әр түрлі елді мекендердегі құдықтардан алынған су сынамаларының физикалық-химиялық көрсеткіштер бойынша айтарлықтай әртүрлілік байқалды. Құдық суының температурасы 14,3–17,2 °C аралығында болды, бұл жер асты суларына тән және тереңдігі мен маусымдық жағдайларына байланысты. Еріген оттегінің концентрациясы айтарлықтай өзгереді - 1,4 мг/л төмен мәндер Қызылбаста, Желаево мен Жаңабұлақта 10 мг/л-ден асатын жоғары мәндерге дейін, бұл аэрация мен жер асты белдеулеріне оттегінің енуінің айырмашылықтарын көрсетеді. Оттегінің қанығу пайызы кең ауқымда (13,4% - дан 110% - ға дейін), бұл ластанған жерлерді де, таза, газдалған суларды да көрсете алады. Құдық суының минералдануы елді мекендерде ерекшеленеді: кейбір құдықтарды ол өте жоғары (Озерное, Желаево және Жалпақталда шамамен 460 мг/л), бұл еріген тұздардың едәуір мөлшерін көрсетеді, ал басқаларында-әлдеқайда төмен (1,4-4 мг/л, Кемер және Коловертное). Тұздылығы өте төменнен (0,25 ‰, Қызылбас) орташа деңгейге дейін (4,6 ‰, Жаңақала), бұл жер асты суларының құрамындағы айырмашылықты да көрсетеді. рН мәні негізінен бейтарап немесе сәл сілтілі (7,2–8,35), бұл әдетте жер асты суларына тән және ауыз суы ретінде пайдалануға қолайлы. Судың электр өткізгіштігі төменнен (шамамен 2,6 мкСм/см, Коловертное) өте жоғары (1600 мкСм/см-ден жоғары, Кособа) ауытқиды, бұл иондық құрам мен минералданудағы айырмашылықтарды көрсетеді. Құдықтардың тереңдігі таяздан (3-5 м: Қособа, Қызылбас, Жаңақала) және орташа (7,5-9,7 м: Бекей, Жалпақтал, Озерное) терең (20 м-ден жоғары: Желаево, Кемер, Коловертное, Жаңабұлақ) дейін өзгереді, бұл судың сапасына және оның физикалық-химиялық сипаттамаларына әсер етеді. Жалпы, алынған деректер әртүрлі елді мекендердегі жер асты сулары сапасының әртүрлілігін көрсетеді, бұл мәліметті оларды ауыз су және шаруашылық қажеттіліктер үшін пайдалану кезінде есепке алуды талап етеді.

Сұйық және қатты қоректік ортада бактериялардың Gammaproteobacteria класына жататын «таза» дақылдары бөлініп алынады. Оңтайлы өсіру жағдайлары анықталды. Тиісінше көлдер мен құдықтардан алынған су сынамаларынан 1080 және 150 «таза» бактериялық дақылдар бөлінді. Зерттеу жұмыстары агармен және агарсыз Луриа-Бертани (ЛБ) қоректік ортасында жүргізілді. LВ ортасында өсіргенде, қоршаған ортаны үнемі араластыру және аэрация да қолданылды. Дақылдардың ең жақсы өсуі 30-37 °C температурада және бейтарап рН деңгейінде (7,0–7,2) тіркелді. Аэрацияны сақтау жасушалардың белсенді көбеюін және тұрақты метаболикалық белсенділікті қамтамасыз етті, бұл биомассаның ұлғаюына және экспоненциалды өсу фазасының жеделдеуіне ықпал етті.

Бактериялардың оқшауланған колонияларының морфологиялық қасиеттерін анықталады. Пішіні, өлшемі, бетқі қабаты, профиль, мөлдірлігі, түсі, құрылымы және консистенциясы сияқты қасиеттері анықталады. Бактериялар колонияларын зерттеу нәтижесінде көлдердің суынан оқшауланған бактериялардың 1080 колониясының келесі қасиеттерімен сипатталғаны анықталды, мысалы, пішіні: дөңгелек – 1040 (96,3%), амеба тәрізді – 40 (3,7%); өлшемі: 0,5 мм – 39 (3,61%), 1 мм – 198 (18,33%), 1,5 мм – 319 (29,54%), 2 мм – 154 (14,26%), 2,5 мм – 175 (16,2%), 3 мм – 72 (6,67%), 3,5 мм – 45 (4,17%), 4 мм – 22 (2,04%), 4,5 мм – 28 (2,59%), 5 мм – 13 (1,2%), 5,5 мм – 5 (0,46%), 6 мм – 3 (0,28%), 7 мм – 1 (0,09%), 7,5 мм – 1 (0,09%), 8 мм – 1 (0,09%), 10 мм – 2 (0,19%), 12 мм – 2 (0,19%); беткі қабаты: тегіс – 967 (89,5%), бұдырлы – 113 (10,5%); профиль: дөңес – 1075 (99,5%); жалпақ – 5 (0,5%); мөлдірлігі: күңгірт – 1041 (96,4%), күңгірттеу – 25 (2,3%), мөлдір – 14 (1,3%); түсі: ақ – 46 (4,25%), ақшыл – 583 (54%), ашық сұр – 353 (32,69%), ашық қоңыр – 1 (0,09%), ақшыл сұр – 1 (0,09%), сары – 90 (8,33%), қызғылт – 5 (0,46%), ашық қызғылт – 1 (0,09%); шеті: толқын тәрізді – 171 (15,8%), тегіс – 908 (84,1%), тісті – 1 (0,1%); құрылымы: біртекті – 1080 (100%); консистенциясы: жұмсақ – 1076 (99,6%), қатты – 4 (0,4%). Бактериялар колонияларын зерттеу нәтижесінде құдықтардың суынан оқшауланған бактериялардың 150 колониясының келесі қасиеттерімен сипатталғаны анықталды, мысалы, пішіні: дөңгелек – 143 (95,3%); амёба тәрізді – 7 (4,7%); өлшемі: 0,5 мм – 12 (8%), 1 мм – 36 (24%), 1,5 мм – 29 (19,33%), 2 мм – 24 (16%), 2,5 мм – 30 (20%), 3 мм – 6 (4%), 3,5 мм – 3 (2%), 4 мм – 1 (0,67%), 4,5 мм – 2 (1,33%), 5 мм – 4 (2,67%), 5,5 мм – 1 (0,67%), 6 мм – 1 (0,67%), 6,5 мм – 1 (0,67%), беткі қабаты: тегіс – 137 (91,3%), бұдырлы – 13 (8,7%); профиль: дөңес – 149 (99,3%), жалпақ – 1 (0,7%); мөлдірлігі: күңгірт – 144 (96%), күңгірттеу – 6 (4%), түсі: ақшыл – 77 (51,3%), ашық сұр – 40 (26,7%), сары – 24 (16%), ақ – 8 (5,3%), сұр – 1 (0,7%); шеті: тегіс – 139 (92,7%), толқын тәрізді – 11 (7,3%); құрлымы: біртекті – 150 (100%); консистенциясы: жұмсақ – 146 (97,3%), қатты – 4 (2,7%).

Бакиев Серик Самигуллович – жоба жетекшісі, PhD.

Scopus Author ID,

(https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=57214922444).

Researcher ID, (AAM-9369-2020)

ORCID https://orcid.org/0000-0001-5095-6869

Email.: Бұл электронды пошта мекен-жайы спам-боттардан қорғалған. Көру үшін сіздің браузеріңізде JavaScript қосулы тұруы тиіс.

Какишев Мурат Галиханович – аға ғылыми қызметкер, PhD,

Scopus Author ID,

(https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=55693811900).

Researcher ID, (AR-6321-2020)

ORCID (http://orcid.org/0000-0002-4601-4921)

Алыбаев Санжар Досанович – аға ғылыми қызметкер, биология ғылымдарының магистрі.

Scopus Author ID,

(https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=57203727066).

Researcher ID, (N-2501-2015)

ORCID (http://orcid.org/0000-0002-7909-1835)

Сарманов Айбек Ертлеуович – ғылыми қызметкер, ауыл шаруашылығы ғылымдарының магистрі.

Scopus Author ID,

(https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=58065685300).

Researcher ID, (HKE-0868-2023)

ORCID (https://orcid.org/0000-0002-3647-2347)

Султанов Ержан Сахыпжанович – ғылыми қызметкер, ауыл шаруашылығы ғылымдарының магистрі.

Scopus Author ID,

(https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=59482962100).

Researcher ID, (LZP-2103-2025)

ORCID (https://orcid.org/0009-0004-6218-8739)

Қабдрахимов Әліби Асқарұлы - ғылыми қызметкер, биология ғылымдарының магистрі.

Scopus Author ID,

(https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=58942027400).

ORCID (https://orcid.org/0000-0002-3721-1691)

ЖТН AP27510713 Жоба тақырыбы «Жер үсті және жер асты суларының экожүйелерінде антибиотикрезистентті шартты-патогенді бактериялардың таралуын бағалау»

Біздің мекенжай

Байланыста болыңыз