XI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Изучение фитонцидной активности растений в борьбе с современными бактериальными инфекциями
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Любой растительный организм в процессе своей жизнедеятельности вырабатывает вещества различной химической природы, в том числе и те, которые помогают в борьбе с болезнетворными микроорганизмами. К таким веществам относятся фитонциды – биологически активные вещества растительного происхождения, убивающие или подавляющие рост и развитие болезнетворных бактерий. Фитонциды являются самым безопасным и доступным средством для борьбы с возбудителями различных заболеваний. Они представляют собой эфирные масла, выделяемые растением и защищающие их от болезнетворных бактерий. Горьковатый запах белых кистей цветущей черёмухи, смолянистый запах лопающихся тополиных почек и распускающихся молодых листьев, пряный запах цветущей липы, привлекающий множество насекомых, - это и есть фитонциды.
Здоровье человека всегда имело огромное значение в обществе. А препараты лука, чеснока, древовидного алоэ и других растений, содержащих фитонциды, всегда с успехом применялись в медицине для лечения гнойных ран, трофических язв, бактериальных инфекций. Это растения, летучие выделения которых обладают выраженной антибактериальной активностью. Мне эта тема показалась актуальной, потому что фитонциды многих растений могут стать вспомогательным звеном в лечении и профилактике современных бактериальных инфекций.
Цель: установить вспомогательную роль фитонцидов чеснока, лука и древовидного алоэ в лечении бактериальных инфекций человека.
Гипотеза: действительно ли некоторые растения выделяют фитонциды, которые губительно действуют на болезнетворные микроорганизмы, вызывающие серьезные инфекционные заболевания у людей.
Задачи:
Изучить состояние проблемы в специальной биологической и медицинской литературе;
Изучить статистические данные по г. Чебаркуль о бактериальных инфекциях в динамике с 2018-2020;
Лабораторным методом выявить фитонцидную роль чеснока, лука и древовидного алоэ в уничтожении болезнетворных микроорганизмов.
Методы: бактериологические лабораторные методы, проводимые на базе бактериологической лаборатории ГБУЗ «Областная больница г. Чебаркуля».
Объекты исследования: фитонциды лука, чеснока, древовидного алоэ.
1. Основная часть
1.1 История изучения фитонцидного влияния растений на живые организмы
Фитонциды растений применяются с древних времен. Еще Гиппократ рекомендовал использовать растения в том виде, в каком их создала природа. Он с успехом применял вытяжки чеснока и лука для лечения различных недуг.
Целебные свойства фитонцидов растений были известны еще шумерам, которые примерно за 2300 лет до н.э. начали использовать их для снятия жара, лечения опухолей и при отравлениях. Древние египтяне широко применяли фитонциды чеснока и лука для предупреждения и лечения инфекционных заболеваний у рабов, занятых на постройке пирамид. Легионеры и гладиаторы Древнего Рима активно употребляли чеснок и лук для увеличения сил в боевых походах и гладиаторских сражениях, а Клавдий Гален, используя чеснок в своём бальзаме, добивался полного выздоровления раненых гладиаторов. В Египте луку воздавали почести как божеству. На Востоке существовала поговорка: «Лук в твоих объятиях — проходит всякая болезнь» [1,2]. Чесноком и луком пытались лечить все известные хвори — и нужно сказать, что довольно в большом проценте случаев это приносило определенный результат.
Таким образом сама природа дала в руки прекрасное оружие в лице фитонцидов лука и чеснока для борьбы с патогенными бактериями. Целебные вещества растений - фитонциды - в некоторых случаях бывают просто спасательным кругом! В ходе истории человечества к фитонцидам растений болезнетворные бактерии так и не приспособились. Уже это обстоятельство дает великолепные возможности использовать фитонциды для профилактики бактериальных инфекций.
1.2 Фитонциды растений в борьбе с бактериальными инфекциями
За последние сто лет человечество сделало шаг вперед в неравной борьбе с инфекционными заболеваниями. Ушли в прошлое жуткие эпидемии чумы и черной оспы, на протяжении веков опустошавшие планету. Однако до полной победы над инфекционными заболеваниями еще очень далеко. В мире сейчас существует большое количество бактериальных инфекций, вызывающих заболевания у человека и требующих серьезного лечения. К наиболее распространенным бактериям, вызывающим инфекционные заболевания, относятся: стафилококки, стрептококки, кишечная и дизентерийная палочки, синегнойная палочка и др.
Стафилококки — род бактерий семейства Staphylococcaceae. Это неподвижные грамположительные кокки, являются анаэробными бактериями. Стафилококки находят буквально повсюду — в воздухе, в почве и в воде. Кожа и слизистые оболочки — естественная среда обитания стафилококков. В состав этого рода входят патогенные и условно-патогенные для человека виды, колонизирующие носоглотку, ротоглотку и кожные покровы. К патогенным стафилококкам относится золоти́стый стафилоко́кк - вид грамположительных бактерий из рода стафилококков, вызывающий широкий диапазон заболеваний, начиная с лёгких кожных инфекций: угри, фурункулы, флегмоны - до смертельно опасных заболеваний: пневмония, менингит и сепсис.
Стрептококки – род бактерий семейства Streptococcaceae. Это шаровидные грамположительных анаэробные бактерии. Паразиты животных и человека. Обитают в дыхательных и пищеварительных путях, особенно в полости рта, носа, в толстом кишечнике, вызывая тяжелые стрептококковые инфекции, особенно если ослаблен иммунитет.
В кишечнике человека обитает кишечная палочка — Escherichia coli, семейства энтеробактерии. Это грамотрицательная палочковидная бактерия, широко распространённых в кишечнике. Имеет патогенные и непатогенные разновидности. Патогенные разновидности кишечной палочки вызывают инфекционно-воспалительные заболевания органов пищеварения. А непатогенные разновидности бактерии живут в кишечнике человека в качестве представителей нормальной микрофлоры.
Очень опасна дизентерийная палочка – бактерия рода Shigella, вызывающая тяжелейшую болезнь для человека – дизентерию, называемую в народе «болезнью грязных рук».
Синегнойная палочка - вид грамотрицательных подвижных палочковидных бактерийсемейства Pseudomonadaceae. Они обитают в воде и почве и являются возбудителями тяжелых инфекций у человека. Лечение затруднительно ввиду высокой устойчивости к антибиотикам. Попадая и без того в ослабленный организм больного, она дает тяжелейшие осложнения.
Таким образом, болезнетворные микробы подстерегают нас повсюду: дома и в школе, на улице. Поэтому проводить профилактику крайне необходимо. Неоценимую помощь в борьбе с этими «мини-людоедами» могут оказать фитонциды самых обычных растений, которые мы применяем в быту, употребляем в пищу, например, чеснока, репчатого лука и древовидного алоэ[4].
Лук репчатый (Приложение1) - (лат. Állium) — многолетнее травянистое растение, вид рода
Лук, семейства Луковые, широко распространённая овощная культура.
О пользе лука репчатого свидетельствует высокое содержание в нем витаминов группы В и С, а также микроэлементов – железа, кальция, калия, натрия, кобальта, фитонцидов. Витамин С сохраняется в луке при хранении зимой, что делает этот продукт ценным источником аскорбиновой кислоты в период гиповитаминоза. Люди, регулярно употребляющие в пищу свежий репчатый лук, реже страдают кариесом[4,5].
Чесно́к (Приложение 1) -
(лат. Állium satívum) — многолетнее травянистое растение; вид рода Лук семейства Амариллисовые, подсемейства Луковые. Популярная овощная культура у многих народов по всему миру, что объясняется острым вкусом и характерным запахом, связанным с наличием в составе растения органических сульфидов (тиоэфиров).
Чеснок широко используется в медицине благодаря антисептическому действию[4,5].
Ало́э древови́дное (Приложения 1) -
(лат. Alóe arboréscens, также известно как «столетник») -вечнозелёное суккулентное растение, вид рода Алоэ. Его естественный ареал охватывает Южную Африку — Мозамбик, Зимбабве, Свазиленд и Малави.
Имеет широкое медицинское применение, а также культивируется как декоративное комнатное растение. В качестве лекарственного растения алоэ был известен ещё в Древнем Египте, где он, наряду с лекарственным применением, использовался в средствах для бальзамирования умерших.
В листьях и соке алоэ содержатся ферменты, витамины. Фитонциды, смолистые вещества и эфирные масла [4,5].
Статистические данные по г. Чебаркуль о бактериальных инфекциях
Заболеваемость органов дыхания, вызванных бактериальными инфекциями в целом по России и в частности, в г. Чебаркуле, занимает одно из первых мест. Показатели заболеваемости органов дыхания, вызванных бактериальными инфекциями и число кишечных бактериальных инфекций, зарегистрированных у жителей города Чебаркуль остаются стабильно высокими в 2018-2020 годах. Заболевания органов дыхания, вызванные бактериальными инфекциями, составляют в среднем 45% от общей заболеваемости населения г. Чебаркуль, на долю кишечных бактериальных инфекций приходится около 4% от общей заболеваемости. Данные показатели стабильны в течение отчетных лет.
(Приложение 2)
3.Исследовательская часть
Исследования проводились на базе бактериологической лаборатории ГБУЗ «Областная больница г. Чебаркуль» под руководством врача-бактериолога.
1-ый день исследовательской работы
Для изучения фитонцидной активности я выбрала широко известные лук, чеснок, алоэ древовидный. В качестве материала, мы взяли высеянные культуры болезнетворных бактерий: золотистого стафилококка (Staphylococcus aureus), кишечной палочки (Escherichia coli) и синегнойной палочки (Pseudomonas aeruginosa), вызывающих самые распространенные современные бактериальные заболевания.
(Приложение 3 Фото 1)
Синегнойная палочка
(Pseudomonas aeruginosa)
Кишечная палочка
(Escherichia coli)
Золотистый стафилококк
(Staphylococcus aureus)
Культуры мы высеяли на 9 чашках Петри (по три чашки Петри с каждой бактерией) на питательном агаре с добавлением 5% крови.
Больной В., 25 лет Больная К., 20 лет Больной К., 16 лет Диагноз: Диагноз: Диагноз:
Острый бронхит Острая кишечная инфекция Воспаление легких
(Приложение 3 Фото 2,3,4)
2-ой день исследовательской работы
Синегнойная палочка
(Pseudomonas aeruginosa)
Кишечная палочка
(Escherichia coli)
Золотистый стафилококк
(Staphylococcus aureus)
Итак, у нас имеются по три чашки Петри с каждой бактерией:
Опыт 1.
В первые три чашки Петри мы добавили по 1 капле сока чеснока (разведение 1:10 с водой). Далее чашки Петри поместили для инкубации в термостат с температурой +37 градусов на 24 часа.
Опыт 2.
В следующие три чашки Петри аналогично мы добавили по 1 капле сока лука (без разведения водой). Далее чашки Петри также поместили для инкубации в термостат с температурой +37 градусов на 24 часа.
Опыт 3.
В последние три чашки Петри аналогично мы добавили по 1 капле сока древовидного алоэ (без разведения водой). Далее чашки Петри также поместили для инкубации в термостат с температурой +37 градусов на 24 часа.
3-ий день исследовательской работы
Описание результатов исследований.
В чашках Петри с добавлением сока чеснока (1:10) на фоне сплошного роста культур всех трех бактерий отмечались самые обширные зоны задержки роста всех трех испытуемых нами бактерий – 60 мм, 50 мм, 30 мм.
(Приложение 3 Фото 5)
В чашках Петри с добавлением сока лука (без разведения) на фоне сплошного роста культур всех трех бактерий отмечались лишь незначительные зоны задержки роста этих бактерий – 20 мм, 10 мм, 10 мм.
В чашках Петри с добавлением сока древовидного алоэ (без разведения) на фоне сплошного роста культур бактерий отмечались также лишь незначительные зоны задержки роста этих бактерий – 5 мм, 5 мм, 6 мм.
Выводы исследований
На основании проведенных нами опытов по изучению фитонцидной активности чеснока, лука и древовидного алоэ на испытуемые нами болезнетворные бактерии можно сделать следующий вывод, что наибольшей и довольно сильной фитонцидной активностью в борьбе с бактериальными инфекциями обладает чеснок, так как в зоне его действия полностью прекращается рост болезнетворных бактерий. Лук и древовидное алоэ дали невысокие результаты, их фитонцидная активность оказывает слабое бактерицидное влияние на испытуемые микроорганизмы.
Заключение
Фитонциды – биологически активные вещества, основным свойством которых является подавление жизнедеятельности или даже гибель многих болезнетворных микроорганизмов. Они являются природными антибиотиками, которые человек научился использовать в практических целях. Наиболее известными и доступными являются лук и чеснок, древовидное алоэ. В результате проведенных исследований пришли к следующим выводам:
1. Все изученные растения обладают антибиотическим действием на микроорганизмы.
2. Максимально это свойство проявляется у чеснока, менее у лука и древовидного алоэ.
3. Можно с уверенностью рекомендовать учащимся употреблять в пищу растения с наиболее высокими фитоцидными свойствами (чеснок, лук, капли древовидного алоэ), с целью профилактики бактериальных заболеваний.
Список используемой литературы:
Айзенман Б. Е. Фитонциды и антибиотики высших растений. ЛГУ, 1984г 270с.
Блинкин С.А., Рудницкая Т.В. Фитонциды вокруг нас. М., 1981. 185 с.
Савельева Ю. Лечение чесноком и луком. РИПОЛ классик, 2009, 64с.
Современная энциклопедия лекарственных растений. СПб. «Ленинградское издательство», 2008, 848с.
Тейлор Д., Грин Н., Стаут У. Биология в трех томах. Том 3. Москва «МИР». 2004, 445 с.
Токин Б.П. Целебные яды растений. Повесть о фитонцидах.
Лениздат, 1974, 344 с.
Тахтаджян А. Л. Жизнь растений в шести томах. Том 6. Цветковые растения. Издательство «Просвещение» 1982, 608 с.
Приложения
Приложение 1
Фото Лук
Фото Алоэ древовидное Фото чеснок
Приложение 2
Таблица 1
Статистические данные по зарегистрированным бактериальным инфекциям населения города Чебаркуль за 2018-2020 годы
|
2018 г. |
2019 г. |
2020 г. |
|
|
Всего проживает населения в городе Чебаркуль |
39914 |
40612 |
40988 |
|
Всего заболеваемости по городу Чебаркуль (в людях) |
59425 |
60325 |
61815 |
|
Зарегистрировано болезней органов дыхания, вызванных бактериальными инфекциями (в людях) |
27964 |
28123 |
29957 |
|
Зарегистрировано кишечных инфекций, вызванных бактериальными микроорганизмами (в людях) |
2512 |
2613 |
2419 |
Из табл. 1 видно, что показатели заболеваемости органов дыхания, вызванных бактериальными инфекциями и число кишечных бактериальных инфекций, зарегистрированных у жителей города Чебаркуль остаются стабильно высокими в 2018-2020 годах
Рисунок 1
Рис. 1. Структура заболеваемости бактериальными инфекциями населения
г. Чебаркуль за 2018-2020 годы
Заболевания органов дыхания, вызванные бактериальными инфекциями, составляют в среднем 45% от общей заболеваемости населения г. Чебаркуль,
на долю кишечных бактериальных инфекций приходится около 4% от общей заболеваемости. Данные показатели стабильны в течение отчетных лет.
Приложение 3 Взятие проб и внесение объекта исследования на образцы
Фото 1 Фото 2
Фото 3 Фото 4
Фото 5