Специфические вещества растений — лектины были открыты в конце XIX в., однако их широкое использование в медицинских и биологических исследованиях, химии углеводов и биотехнологии началось сравнительно недавно.
Разностороннее изучение лектинов привело к рождению нового раздела биохимии — лектинологии. Следует отметить, что отечественный исследователь И. Л. Кричевский первым еще в 20-х годах XX в. показал перспективы использования лектинов в микробиологии.
Лектины — белки и гликопротеиды, которые способны специфически и обратимо связаться с полисахаридами, гликопротеидами, гликопегпидами и другими углеводсодержащими полимерами, локализованными на клеточных поверхностях, не вызывая их химического превращения. В наиболее простой форме взаимодействие лектинов с углеводами проявляется в виде реакции агглютинации частиц и клеток; в случае применения растворимых лектинов, например экстрактов из растений, происходит преципитация. Многие бактерии формируют поверхностные лектины, обычно в виде фимбрий: наиболее изучены фимбрии Е. coli типа I (маннозоспецифические). Лектины играют существенную роль в инициации инфекции, обеспечивая бактериальную адгезию к эпителиальным клеткам. Маннозоспецифические лектины действуют как распознаваемые молекулы при фагоцитозе бактерий в отсутствие опсонинов (лектинофагоцитоз).
В настоящее время насчитывается более 100 чистых препаратов лектинов. Лектины выделены не только из растительных клеток, но и из клеток животных.
Обнадеживающие результаты получены при использовании в микробиологии специфических лектинов. Показана возможность дифференциации стрептококков полости рта с помощью лектинов из шведской моркови (Goldstein a. Stamb, 1970).
При использовании лектинов из зародыша зерна пшеницы идентифицирован возбудитель гонореи (Schafer et al., 1979). Позже установлено, что 100 % штаммов гонококка дают положительную реакцию с лектином из соевых бобов (Doyle et al., 1984). В настоящее время выпускаются коммерческие наборы лектинов для быстрой идентификации гонококков, стрептококков. Новая система типирования штаммов гонококков основана на использовании 14 растительных лектинов (Korting et al., 1988). Все штаммы N. gonorrhoeae агглютинировались конканавалином А и Trichosantes К. Описано 29 лектиновых групп и сделан вывод о целесообразности использования лектинов в эпидемиологической практике.
Лектины применяют для идентификации кампилобактеров: все штаммы кампилобактера агглютинировались лектинами из манго и авокадо. Они могут быть использованы для типирования возбудителя при эпиданализе группового и спорадического кампилобактериоза.
Данных об использовании лектинов для лабораторной диагностики возбудителей зоонозов мало. Так, клетки бацилл сибирской язвы агглютинируются под воздействием лектинов Griffonia simplicifolia, Glycine max, Abrus precatorius, Ricinus communis (Cole et al., 1984).
Лектины используют не только в нативном виде, но их метят ферментами, радиоактивными изотопами и флюороизотиоцианатом.
Была проведена работа по оценке пригодности некоторых растительных лектинов как возможных реагентов для лабораторной диагностики ряда антропозоонозов: чумы, сапа, мелиоидоза, бруцеллеза, сибирской язвы и туляремии (А. Т. Яковлев, Л. Ф. Зыкин, В. В. Ананьев и Т. П. Бабенко). Использовали водно-солевые экстракты семян растений, которые получали двумя способами.
1. Высушенный материал измельчали до муки, замачивали (0,15 М NaCl и дистиллированная вода в соотношении 1 : 3) и выдерживали 18…24 ч при комнатной температуре.
2. Размолотую муку помещали в 0,15 М NaCl или в дистиллированную воду на 1…2 ч при комнатной температуре и затем осветляли экстракт путем центрифугирования при частоте вращения 6000 мин-1 после предварительной фильтрации.
Полученные таким образом водно-солевые экстракты исследовали в РИД, используя в качестве антигена клетки перечисленных выше видов возбудителей.
Для извлечения лектинов из водно-солевых экстрактов, отделения их от низко — и высокомолекулярных соединений применяли метод фракционного высаливания сульфатом аммония, охлажденным ацетоном, этиловым спиртом, полиэтиленгликолем.
Для использования лектинов в МФА их метили ФИТЦ. Для этого 40 мг лектина растворяли в 1 мл 1%-го NaCl при перемешивании на магнитной мешалке с добавлением 1,5 мг ФИТЦ в минимальном количестве воды (Луцик и др., 1981). Смесь перемешивали в ледяной бане до полного растворения ФИТЦ и оставляли на 18 ч при 4 °С, после чего несвязавшийся ФИТЦ отделяли от меченого лектина путем осаждения белка сульфатом аммония до насыщения, при котором высаливается лектин. Всего исследовали в РИД экстракты 317 различных видов растений. Были получены следующие результаты.
По отношению к иерсиниям чумы положительные результаты в РИД получены с растениями из семейства сумаховых, барбарисовых, бегониевых, жимолостных, лоховых, маслиновых, кипарисовых и камнеломковых. Активность в РИД проявили семена растений, экстрагированные дистиллированной водой. С клетками возбудителей сапа и мелиоидоза реагировали водно-солевые экстракты растений семейства розоцветных, маслиновых и бобовых.
Экстракты из сумаховых, барбарисовых, кленовых и липовых образовывали зону преципитата с антигенами бруцелл.
Среди исследованных видов растений авторам не удалось найти те, которые взаимодействовали бы с антигенами бацилл сибирской язвы и возбудителя туляремии.
Экстракты из семян груши обыкновенной, миндаля, фурзии овальной, сои трех сортов давали в РИД зоны преципитации не только с антигенами возбудителей сапа и мелиоидоза, но и с другими микроорганизмами, например с Р. aeruginosa.
С бруцеллами положительно реагировали водно-солевые экстракты из семян липы европейской, клена татарского, горца Вейриха и сумаха голого. Отмечены перекрестные реакции с Y enierocolitica.
При очистке лектинов из 11 видов растений положительные результаты удалось получить, только используя 60…70%-й раствор сульфата аммония.
С целью подтверждения специфичности были приготовлены 4 серии лектинов из лоха узколистного и сои, меченных ФИТЦ. Данные люминесцентной микроскопии полностью подтвердили результаты РИД о наличии родовой, но не видовой специфичности лектинов, перечисленных выше. Однако свечение бактериальных клеток, обработанных меченными ФИТЦ лектинами, было ярким (++++).
Несмотря на то что при изучении 317 видов растительных экстрактов не удалось выявить видоспецифических лектинов, исследования должны продолжаться на большем числе растений из разных районов страны.