microbeПроблемы особо опасных инфекцийProblems of Particularly Dangerous Infections0370-10692658-719XRussian Research Anti-Plague Institute “Microbe”10.21055/0370-1069-2011-4(110)-36-40microbe-700Research ArticleМИКРОБИОЛОГИЯMICROBIOLOGYТрадиционные и новые защитные среды для низкотемпературной консервации бактерийTraditional and Modern Protective Media for the Low-Temperature Bacteria PreservationГрачеваИ. В.GrachevaI. V.rusrapi@microbe.ruВаловаТ. В.ValovaT. V.noemail@neicon.ruГригорьеваГ. В.Grigor'evaG. V.noemail@neicon.ruРоссийский научно-исследовательский противочумный институт «Микроб»РоссияRussian Research Anti-Plague Institute MicrobeRussian Federation20112008201104(110)3640Copyright © Грачева И.В., Валова Т.В., Григорьева Г.В., 20112011Грачева И.В., Валова Т.В., Григорьева Г.В.Gracheva I.V., Valova T.V., Grigor'eva G.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.microbe.ru/jour/article/view/700

Представлены литературные данные об эффективности консервации бактерий при температурах от -20 до -196 °С в защитных средах, содержащих рекомендованные руководствами криопротекторы - глицерин, диметилсульфоксид, а также углеводы, вещества белковой природы. Главное внимание уделено публикациям, посвященным результатам длительного хранения бактерий при субнулевых температурах, оптимизации защитных сред для патогенных бактерий и использованию соединений с потенциальной криозащитной активностью. Сделан вывод о необходимости апробации рекомендуемых сред для поддерживаемых видов бактерий и используемой температуры хранения. Одним из направлений совершенствования технологий низкотемпературной консервации является поиск природных протекторов, обеспечивающих выживание бактерий в стрессовых условиях, включая низкие температуры, и возможность включения их в состав криозащитных сред. Приведены результаты успешного использовании глицин-бетаина, полисахаридов арктических микроорганизмов для низкотемпературной консервации бактерий.

Presented are the literature data on the efficiency of bacteria preservation at temperatures ranging from -20 to -196 °C in the protective media containing such cryoprotectors as glycerol, dimethyl sulfoxide, carbo-hydrates, substances of protein origin specified by regulatory guidelines. Most of the focus is on the publications reporting the results of the long-term bacteria preservation at sub-zero temperatures, optimization of the protective media for pathogenic bacteria, and usage of the compounds with potential cryoprotective activity. Noted is the necessity for approbation of the specified protective media for the conserved bacteria species at the applied preserving temperatures. One of the approaches to the enhancement of the low-temperature preservation techniques is a search for natural protectors, which can provide for surviving of bacteria in the unfavorable conditions, including low temperatures, and a search for possibility to integrate these natural protectors into the cryoprotective media. Displayed are the results of effective application of glycerol-betaine, and polysaccharides of Arctic microorganisms for the low-temperature bacteria preservation.

низкотемпературная консервациябактериикриопротекторызащитные средыlow-temperature preservationbacteriacryoprotectorsprotective mediaReferencesВысеканцев И.П., Крашенниникова Т.К., Олехнович Е.В., Степанюк Л.В. Консервирование бактерий Pseudomonas putida при низких температурах. Микробиология. 1992; 77(5):1098-9.Vysekantsev I.P., Krashenninikova T.K., Olekhnovich E.V., Stepanyuk L.V. [Preservation of the bacteria Pseudomonas putida at low temperatures]. Mikrobiologia. 1992; 77(5):1098–9.Кадетов В.В., Терентьев А.Н., Высеканцев И.П., Анисимов Б.И., Морозова Л.Н., Милютин А.В. Методические аспекты биологической безопасности при консервировании биологического материала для микробиологических исследований. Клин. лаб. диагн.1999; 8:22-4.Kadetov V.V., Terent’ev A.N., Vysekantsev I.P., Anisimov B.I., Morozova L.N., Milyutin A.V. [Methodological aspects of biosafety of work on preservation of biological materials for microbiological investigations]. Klin. Lab. Diagnost. 1999; 8:22–4.Пушкарь Н.С., Шраго М.И., Белоус А.М., Калугин Ю.В. Криопротекторы. Киев: Наукова думка; 1978. 204 с.Pushkar’ N.S., Shrago M.I., Belous A.M., Kalugin Yu.V. [Cryoprotectors]. Kiev: Naukova Dumka; 1978. 204 p.Сидоренко А.В., Новик Г.И., Высеканцев И.П. Криоконсервация бактерий рода Bifidobacterium в стерильных питательных средах в качестве криопротекторов. Микробиология. 2009; 78(5):33-40.Sidorenko A.V., Novik G.I., Vysekantsev I.P. [Cryopreservation of bacteria Bifidobacterium in sterile nutrient media as cryoprotectors]. Mikrobiologia. 2009; 78(5):33–40.Филиппова С.Н., Сургучева Н.А., Кузнецов В.Д., Эль-Регистан Г.И., Гальченко В.Ф. Оптимизация защитных сред для хранения актиномицетов в жидком азоте. Микробиология. 2007; 76(4):573-6.Filippova S.N., Surgucheva N.A., Kuznetsov V.D., El’-Registan G.I., Gal’chenko V.F. [Optimization of protective media for actinomycete storage in liquid nitrogen]. Mikrobiologia. 2007; 76(4):573–6.Цуцаева А.А., Попов В.Г., Сытник К.М., Бражников А.М., Иткин Ю.А., Манульский В.Д. и др. Криобиология и биотехнология. Киев: Наукова думка; 1987. 214 с.Tsutsaeva A.A., Popov V.G., Sytnik K.M., Brazhnikov A.M., Itkin Yu.A., Manul’sky V.D., et al. [Cryobiology and Biotechnology]. Kiev; Naukova Dumka; 1987. 214 p.Цуцаева А.А., Ананьина А.Е., Балыбердина Л.М., Степанюк Л.В., Павленко Н.В. Опыт долгосрочного хранения промышленных штаммов микроорганизмов. Микробиология. 2008; 77(5):696-700.Tsutsaeva A.A., Anan’ina A.E., Balyberdina L.M., Stepanyuk L.V., Pavlenko N.V. [Experience in the long-term preservation of microorganisms’ production strains]. Mikrobiologia. 2008; 77(5):696–700.Цуцаева А.А., Сафонова Т.С., Микулинский И.И., Воробьева И.И., Иткин Ю.А. Влияние низких температур (-196 °С) и криопротекторов на некоторые виды бактерий. Микробиология. 1978; XLVII(3):446-9.Tsutsaeva A.A., Safonova T.S., Mikulinsky I.I., Vorob’eva I.I., Itkin Yu. A. [Effect of low temperatures (–196 °C) and cryoprotectors on a number of bacteria species]. Mikrobiologia. 1987; XLVII(3):446–9.Aulet de Saab O.C., de Castillo M.C., de Ruiz Holgado A.P., de Nader O.M. Comparative study of preservation and storage of Haemophilus influenzae. Mem. Inst. Oswaldo Cruz. 2001; 96(4):583-6.Aulet de Saab O.C., de Castillo M.C., de Ruiz Holgado A.P., de Nader O.M. Comparative study of preservation and storage of Haemophilus influenzae. Mem. Inst. Oswaldo Cruz. 2001; 96(4):583-6.Cabri guidelines. Laboratory procedures for microorganisms. Protective suspension media for freezing or (freeze)-drying. [Cited 25 Oct 2011]. Available from: http://www.cabri.org/guidelines/microorganisms/M300Ap3.htmlCabri guidelines. Laboratory procedures for microorganisms. Protective suspension media for freezing or (freeze)-drying. [Cited 25 Oct 2011]. Available from: http://www.cabri.org/guidelines/microorganisms/M300Ap3.htmlChattopadhyay M.K. Bacterial сryoprotectants. Resonance. 2002; 11:59-63.Chattopadhyay M.K. Bacterial сryoprotectants. Resonance. 2002; 11:59-63.Cleland D., Krader P., McCree C., Tang J., Emerson D. Glycine betaine as a cryoprotectant for prokaryotes. J. Microbiol. Methods. 2004; 58(1):31-8.Cleland D., Krader P., McCree C., Tang J., Emerson D. Glycine betaine as a cryoprotectant for prokaryotes. J. Microbiol. Methods. 2004; 58(1):31-8.Cody W.L., Wilson J.M., Hendrixson D.R., Mcler K.S., Hagman K.E., Ott C.M. et al. Skim milk enhances the preservation of thawed -80 °C bacterial stocks. J. Microbiol. Methods. 2008; 75(1):135-8.Cody W.L., Wilson J.M., Hendrixson D.R., Mcler K.S., Hagman K.E., Ott C.M. et al. Skim milk enhances the preservation of thawed -80 °C bacterial stocks. J. Microbiol. Methods. 2008; 75(1):135-8.Feltham R.K.A., Power A.K., Pell P.A., Sneath P.H.A. A simple method for the storage of bacteria at -70 °C. J. Appl. Bacteriol. 1978; 44:313-6.Feltham R.K.A., Power A.K., Pell P.A., Sneath P.H.A. A simple method for the storage of bacteria at -70 °C. J. Appl. Bacteriol. 1978; 44:313-6.Gilmour M.N., Turner G., Berman R.G., Krenzer A.K. Compact liquid nitrogen storage system yielding high recoveries of gram-negative anaerobes. Appl. Environ. Microbiol. 1978; 35(1):84-8.Gilmour M.N., Turner G., Berman R.G., Krenzer A.K. Compact liquid nitrogen storage system yielding high recoveries of gram-negative anaerobes. Appl. Environ. Microbiol. 1978; 35(1):84-8.Gorman R., Adley C.C. An evaluation of five preservation techniques and conventional freezing temperatures of -20 °C and -85 °C for long-term preservation of Campylobacter jejuni. Lett. Appl. Microbiol. 2004; 38:306-10.Gorman R., Adley C.C. An evaluation of five preservation techniques and conventional freezing temperatures of -20 °C and -85 °C for long-term preservation of Campylobacter jejuni. Lett. Appl. Microbiol. 2004; 38:306-10.Hubalec Z. Protectants used in the cryopreservation of microorganisms. Cryobiology. 2003; 46(3):205-29.Hubalec Z. Protectants used in the cryopreservation of microorganisms. Cryobiology. 2003; 46(3):205-29.Kawahara H. Cryoprotectants and ice-binding proteins. In: Margesin R. et al., editors. Psychrophiles: from biodiversity to biotechnology. Springer Berlin Heidelberg; 2008. P. 229-46.Kawahara H. Cryoprotectants and ice-binding proteins. In: Margesin R. et al., editors. Psychrophiles: from biodiversity to biotechnology. Springer Berlin Heidelberg; 2008. P. 229-46.Kim S.J., Yim J.H. Cryoprotective properties of exopolysaccharide (P-21653) produced by the antarctic bacterium, Pseudoalteromonas arctica KOPRI 21653. J. Microbiol. 2007; 45(6):510-4.Kim S.J., Yim J.H. Cryoprotective properties of exopolysaccharide (P-21653) produced by the antarctic bacterium, Pseudoalteromonas arctica KOPRI 21653. J. Microbiol. 2007; 45(6):510-4.Koenig G.L. Viability of and plasmid retention in frozen recombinant Escherichia coli over time: a ten-year prospective study. Appl. Environ. Microbiol. 2003; 11:6605-9.Koenig G.L. Viability of and plasmid retention in frozen recombinant Escherichia coli over time: a ten-year prospective study. Appl. Environ. Microbiol. 2003; 11:6605-9.Marx J.G, Carpenter S.D, Deming J.W. Production of cryoprotectant extracellular polysaccharide substances (EPS) by the marine psychrophilic bacterium Colwellia psychrerythraea strain 34H under extreme conditions. Can. J. Microbiol. 2009; 55(1):63-72.Marx J.G, Carpenter S.D, Deming J.W. Production of cryoprotectant extracellular polysaccharide substances (EPS) by the marine psychrophilic bacterium Colwellia psychrerythraea strain 34H under extreme conditions. Can. J. Microbiol. 2009; 55(1):63-72.Michel C., Garcia C. Virulence stability in Flavobacterium psychrophilum after storage and preservation according to different procedures. Vet. Res. 2003; 34:127-32.Michel C., Garcia C. Virulence stability in Flavobacterium psychrophilum after storage and preservation according to different procedures. Vet. Res. 2003; 34:127-32.Sheehan V.M., Sleator R.D., Fitzgerald G.F., Hill C. Heterologous expression of betL, a betaine uptake system, enhances the stress tolerance of Lactobacillus salivarius UCC118. Appl. Environ. Microbiol. 2006; 72(3):2170-7.Sheehan V.M., Sleator R.D., Fitzgerald G.F., Hill C. Heterologous expression of betL, a betaine uptake system, enhances the stress tolerance of Lactobacillus salivarius UCC118. Appl. Environ. Microbiol. 2006; 72(3):2170-7.Shimodori S., Moriya T., Kohashi O., Faming D., Amako K. Extraction from prawn shells of substances cryoprotective for Vibrio cholerae. Appl. Environ. Microbiol. 1989; 55:2726-8.Shimodori S., Moriya T., Kohashi O., Faming D., Amako K. Extraction from prawn shells of substances cryoprotective for Vibrio cholerae. Appl. Environ. Microbiol. 1989; 55:2726-8.Siberry G, Brahmadathan K.N., Pandian R, Lalitha M.K., Steinhoff M.C., John T.J. Comparison of different culture media and storage temperatures for the long-term preservation of Streptococcus pneumoniaein the tropics. Bull. World Health Organisation. 2001; 79(1):43-7.Siberry G, Brahmadathan K.N., Pandian R, Lalitha M.K., Steinhoff M.C., John T.J. Comparison of different culture media and storage temperatures for the long-term preservation of Streptococcus pneumoniaein the tropics. Bull. World Health Organisation. 2001; 79(1):43-7.Tindall B.J. Vacuum-drying and cryopreservation of prokaryotes. Methods Mol. Biol. 2007; 368:73-97.Tindall B.J. Vacuum-drying and cryopreservation of prokaryotes. Methods Mol. Biol. 2007; 368:73-97.Votava M, Strítecká M. Preservation of Haemophilus influenzae and Haemophilus parainfluenzae at -70 degrees C. Cryobiology. 2001; 43(1):85-7.Votava M, Strítecká M. Preservation of Haemophilus influenzae and Haemophilus parainfluenzae at -70 degrees C. Cryobiology. 2001; 43(1):85-7.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.