Научное обоснование популяционного мониторинга сообщества свободноживущих простейших природных биотопов. Часть 1. Обзор

Введение. Актуальность методического развития подсистемы санитарно-экологической протистологии в условиях высокой антропогенной нагрузки на окружающую среду связана с необходимостью мониторинга безопасности ценотических изменений природных экосистем для оценки их влияния на здоровье населения.
Цель исследования: анализ актуализированных областей современных научных исследований одноклеточных организмов природной среды и биоты человека.
Материалы и методы. Представлен литературный обзор результатов научных исследований на основе информационных порталов и платформ PubMed, Google Scholar, eLibrary, CyberLeninka, Scopus, disserCat за период 1990–2022 гг. Поиск научной темы проводился по ключевым словам: протисты, экологическая протистология, медицинская протистология, генетическое и морфологическое разнообразие одноклеточных организмов, роль простейших в природе, образцовые модели. Первичный отбор составил более 60 публикаций, отобрано для анализа 40 из первоначально выявленных 45 статей. Критерии включения – описание инфраструктурных компонентов биоты природной и внутренней организменной среды. Критерии невключения – описание механизмов взаимодействия и изменения биомедицинских процессов.
Результаты исследования. Закономерности изменения структурного сообщества водных и наземных амеб в России мало изучены. Показано, что современные представления о роли свободноживущих амеб природной и организменной биоты позволяют их использование в «образцовых моделях» для изучения различных биологических процессов. Сообщество свободноживущих амеб в зависимости от характера и увлажненности среды имеют тесную привязанность к микроусловиям обитания. Морфологическое и генетическое разнообразие новых таксонов амеб продолжает расширяться и вносит значительный вклад в развитие научно-прикладных исследований об их влиянии на микробные сообщества и поддержании экосистемного и организменного баланса.
Заключение. Обоснована необходимость активного применения в российских исследовательских проектах моделей свободноживущих простейших с учетом возрастающего интереса зарубежных ученых к их использованию в разных областях исследований, в том числе по созданию искусственной клетки.

1. Adl SM, Bass D, Lane CE, et al. Revisions to the classification, nomenclature, and diversity of eukaryotes. J Eukaryot Microbiol. 2019;66(1):4-119. doi: 10.1111/jeu.12691

2. Бурковский И.В. Экология свободноживущих инфузорий М.: Изд-во МГУ, 1984. 208 с.

3. Бурковский И.В., Мазей Ю.А., Есаулов А.С. Влияние времени существования биотопа на формирование видовой структуры сообщества морских псаммофильных инфузорий // Биология моря. 2011. Т. 37(3). С. 168–175.

4. Потапская Н.В., Лухнев А.Г., Оболкина Л.А. Первые сведения по количественной динамике инфузорий разных биотопов заплесковой зоны в бухте Большие Коты (Южный Байкал) // Известия Иркутского государственного университета. Серия «Биология. Экология». 2012. Т. 5(3). С. 103–110.

5. Вишневецкий В.Ю., Ледяева В.С. Принципы построения биотестовой системы // Известия ЮФУ. Технические науки. 2011. № 9(122). С. 12–17.

6. Тушмалова Н.А., Лебедева Н.Е., Иголкина Ю.В., Сарапульцева Е.И. Инфузория спиростома как индикатор загрязнения водной среды // Вестник Московского университета. Серия 16. Биология. 2014;(2):27-30. doi: 10.3103/S0096392514020138

7. Sallinger E, Robeson MS, Haselkorn TS. Characterization of the bacterial microbiomes of social amoebae and exploration of the roles of host and environment on microbiome composition. Environ Microbiol. 2021;23(1):126-142. doi: 10.1111/1462-2920.15279

8. Bobrov A, Mazei Y. Frenopyxis stierlitzi gen. nov., sp. nov. – new testate amoeba (Amoebozoa: Arcellinida) from the urban parks with notes on the systematics of the family Centropyxidae Jung, 1942. Zootaxa. 2020;4885(3):zootaxa.4885.3.4. doi: 10.11646/zootaxa.4885.3.4

9. Bobrov A, Mazei Y. Meisterfeldia bitsevi – new testate amoeba of the family Cryptodifflugiidae Jung, 1942 (Amoebozoa: Arcellinida) from the tree hollow in the urban park (Moscow, Russia) with a key to species of the genus Meisterfeldia. Zootaxa. 2021;4908(4):zootaxa. 4908.4.11. doi: 10.11646/zootaxa.4908.4.11

10. Jeon KW. The large, free-living amoebae: Wonderful cells for biological studies. J Eukaryot Microbiol. 1995;42(1):1-7. doi: 10.1111/j.1550-7408.1995.tb01532.x

11. Wilson IW, Weedall GD, Hall N. Host–Parasite interactions in Entamoeba histolytica and Entamoeba dispar: What have we learned from their genomes? Parasite Immunol. 2012;34(2-3):90-99. doi: 10.1111/j.1365-3024.2011.01325.x

12. Шендеров Б.А., Кузнецова К.Ю., Сергиев В.П. Внеклеточные везикулы (экзосомы) и паразитарные болезни: типовые технологии изоляции и исследования. Часть 1. // Инфекционные болезни: новости, мнения, обучение. 2020; Т. 9(4). С. 110–115.doi: 10.33029/2305-3496-2020-9-4-110-115

13. Шендеров Б.А., Кузнецова К.Ю., Сергиев В.П. Внеклеточные везикулы (экзосомы) и паразитарные болезни: типовые технологии изоляции и исследования. Часть 2. // Инфекционные болезни: новости, мнения, обучение. 2021. Т. 10(1). С. 66-74. doi: 10.33029/2305-3496-2021-10-1-66-74

14. Потехин А.А., Яковлева Ю.А., Балкин А.С., Пенькова Е.В., Чекрыгин С.А., Мелехин М.С., Корсун Д.А., Лебедева Н.А. Адаптации и коэволюция партнеров в системах внутриядерных симбиозов между инфузориями и бактериями Механизмы адаптации микроорганизмов к различным условиям среды обитания: тезисы докладов Второй Всероссийской научной конференции с международным участием. Иркутск, Байкал, 28 февраля – 6 марта 2022 г. Иркутск: Издательство ИГУ, Тезисы докладов Второй Всероссийской научной конференции с международным участием «Механизмы адаптации микроорганизмов к различным условиям среды обитания», С. 165-166. (год публикации – 2022)

15. Bradley DJ. Stability in host-parasite systems. In: Usher MB, Williamson MH, eds. Ecological Stability. Boston, MA: Springer; 1974:71-88. doi: 10.1007/978-1-4899-6938-5_5

16. Сонин М.Д. Роль паразитов в биоценозах. Экологическое и таксономическое разнообразие паразитов. Труды Института паразитологии РАН. 1997;41:145-157.

17. Bartram J, Thyssen N, Gowers A, Pond K, Lack T, eds. Water and Health in Europe: A Joint Report from the European Environment Agency and the WHO Regional Office for Europe. WHO Reg Publ Eur Ser No. 93. https:// iris.who.int/handle/10665/272953

18. Nakada-Tsukui K, Nozaki T. Immune response of amebiasis and immune evasion by Entamoeba histolytica. Front Immunol. 2016;7:175. doi: 10.3389/fimmu.2016.00175

19. De la Fuente IM, Bringas C, Malaina I, et al. Evidence of conditioned behavior in amoebae. Nat Commun. 2019;10(1):3690. doi: 10.1038/s41467-019-11677-w

20. Shrimal S, Bhattacharya S, Bhattacharya A. Serum-dependent selective expression of EhTMKB1-9, a member of Entamoeba histolytica B1 family of transmembrane kinases. PLoS Pathog. 2010;6(6):e1000929. doi: 10.1371/journal.ppat.1000929

21. Greub G, Raoult D. Microorganisms resistant to free-living amoebae. Clin Microbiol Rev. 2004;17(2):413-433. doi: 10.1128/CMR.17.2.413-433.2004

22. Мaлютина Т.А. Взаимоотношения в системе паразит–хозяин: биохимические и физиологические аспекты адаптации (ретроспективный обзор) // Российский паразитологический журнал. 2008. № 1. С. 24–40.

23. Reynolds A. Amoebae as exemplary cells: The protean nature of an elementary organism. J Hist Biol. 2008;41(2):307-337. doi: 10.1007/s10739-007-9142-8

24. Choi EY, Jeon KW. A spectrin-like protein present on membranes of Amoeba proteus as studied with monoclonal antibodies. Exp Cell Res. 1989;185(1):154-165. doi: 10.1016/0014-4827(89)90045-1

25. Pushkareva VI, Podlipaeva JI, Goodkov AV, Ermolaeva SA. Experimental Listeria – Tetrahymena – Amoeba food chain functioning depends on bacterial virulence traits. BMC Ecol. 2019;19(1):47. doi: 10.1186/s12898-019-0265-5

26. Baluška F, Miller WB Jr, Reber AS. Sentient cells as basic units of tissues, organs and organismal physiology. J Physiol. 2024;602(11):2491-2501. doi: 10.1113/JP284419

27. Park M, Yun ST, Hwang SY, Chun CI, Ahn TI. The dps gene of symbiotic "Candidatus Legionella jeonii" in Amoeba proteus responds to hydrogen peroxide and phagocytosis. J Bacteriol. 2006;188(21):7572-7580. doi: 10.1128/JB.00576-06

28. Sim S, Yong TS, Park SJ, et al. NADPH oxidase-derived reactive oxygen species-mediated activation of ERK1/2 is required for apoptosis of human neutrophils induced by Entamoeba histolytica. J Immunol. 2005;174(7):4279-4288. doi: 10.4049/jimmunol.174.7.4279

29. Шелковникова Т.А., Куликова А.А., Цветков Ф.О., Peters О., Бачурин С.О., Бухман В.Л., Нинкина Н.Н. Протеинопатии – формы нейродегенеративных заболеваний, в основе которых лежит патологическая агрегация белков // Молекулярная биология. 2012. Т. 46. № 3. С. 402–415.

30. Иванова Э.В. Внутриклеточные протеолитические системы в патогенезе и прогнозе рака желудка и толстой кишки: диссертация кандидата медицинских наук: 14.01.12; Научно-исследовательский институт онкологии СО РАМН – Учреждение Российский академии медицинских наук. Томск, 2015. 156 с.

31. Davis PH, Zhang X, Guo J, Townsend RR, Stanley SL Jr. Comparative proteomic analysis of two Entamoeba histolytica strains with different virulence phenotypes identifies peroxiredoxin as an important component of amoebic virulence. Mol Microbiol. 2006;61(6):1523-1532. doi: 10.1111/j.1365-2958.2006.05344.x

32. Палковский О.Л. Роль оксида азота и активных форм кислорода в метаболизме лекарственных средств при инфекционно-воспалительных процессах // Проблемы здоровья и экологии. 2007. № 2. С. 29–35. doi: 10.51523/2708-6011.2007-4-2-5

33. Соловьева А.Г., Кузнецова В.Л., Перетягин С.П., Диденко Н.В., Дударь А.И. Роль оксида азота в процессах свободнорадикального окисления // Вестник российской военно-медицинской академии. 2016. № 1. С. 228–233.

34. Teixeira JE, Heron BT, Huston CD. C1q- and collectin-dependent phagocytosis of apoptotic host cells by the intestinal protozoan Entamoeba histolytica. J Infect Dis. 2008;198(7):1062-1070. doi: 10.1086/591628

35. Price CTD, Hanford HE, Al-Quadan T, et al. Amoebae as training grounds for microbial pathogens. mBio. 2024;15(8):e0082724. doi: 10.1128/mbio.00827-24

36. Price CTD, Abu Kwaik Y. Evolution and adaptation of Legionella pneumophila to manipulate the ubiquitination machinery of its amoebae and mammalian hosts. Biomolecules. 2021;11(1):112. doi: 10.3390/biom11010112

37. Курьина И.В. Экология раковинных амеб олиготрофных болот южной тайги Западной Сибири как индикаторов водного режима // Известия ПГПУ им. В.Г. Белинского. 2011. № 25. С. 368-375.

38. Mitchell EAD, Charman DJ, Warner BG. Testate amoebae analysis in ecological and paleoecological studies of wetlands: Past, present and future. Biodiv Conserv. 2008;17:2115–2137. doi: 10.1007/s10531-007-9221-3

39. Lamentowicz M, Mitchell EAD. The ecology of testate amoebae (Protists) in sphagnum in North-western Poland in relation to peatland ecology. Microb Ecol. 2005;50(1):48-63. doi: 10.1007/s00248-004-0105-8

40. Карташев А.Г., Смолина Т.В. Влияние нефтяного загрязнения на популяцию раковинных амеб // Известия Томского политехнического университета. 2006. № 309(8). С. 185–187.