Научная статья на тему 'Биопленкообразующая способность штаммов Serratia spp. , выделенных из ран больных хроническим остеомиелитом в монокультурах и в составе ассоциации микроорганизмов, полученных in vitro'

Биопленкообразующая способность штаммов Serratia spp. , выделенных из ран больных хроническим остеомиелитом в монокультурах и в составе ассоциации микроорганизмов, полученных in vitro Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

CC BY
266
39
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ХРОНИЧЕСКИЙ ОСТЕОМИЕЛИТ / CHRONIC OSTEOMYELITIS / БИОПЛЕНКООБРАЗУЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ / ABILITY / АДГЕЗИЯ / ADHESION / BIOFILM FORMATION

Аннотация научной статьи по фундаментальной медицине, автор научной работы — Шипицына Ирина Владимировна, Осипова Е.В.

Изучены адгезивные свойства 7 клинических штаммов Serratia marcescens, выделенных из свищей в дооперационном периоде и из очага воспаления во время операций в 2013-2015 гг. у 7 пациентов с хроническим остеомиелитом длинных трубчатых костей. Бактерии S. marcescens выделены у одного пациента в монокультуре и у 6 в составе ассоциаций: S. marcescens + S. warneri + P. aeruginosa (n = 1); S. marcescens + S. aureus (n = 4); S. marcescens + M. morganii (n = 1). По данным фотометрического анализа, штаммы S. marcescens характеризовались средней способностью к биопленкообразованию на поверхностях полистироловых планшетов и покровного стекла, что подтверждается значениями оптической плотности и согласуется с данными их адгезивной активности. Биопленкообразующая способность ассоциаций микроорганизмов (S. marcescens + P. aeruginosa, S. marcescens + M. morganii) уже через 24 ч эксперимента в 1,4 и 1,2 раза соответственно была выше уровней биопленкообразования монокультур. Активность биопленкообразования ассоциации (S. marcescens + S. aureus) на 1-е сутки эксперимента была низкой, однако через 48 ч наблюдали значительный рост биопленки, что подтверждается значениями оптической плотности. Результаты нашего исследования показали способность всех клинических штаммов S. marcescens, выделенных из остеомиелитического очага, к адгезии на поверхности эритроцитов и к биопленкообразованию на абиотических поверхностях (полистирол и стекло) как в монокультуре, так и в ассоциациях с другими микроорганизмами. Учитывая, что микробные биопленки играют ведущую роль в хронизации инфекционных заболеваний, необходимо осознавать серьезность этиологической роли S. marcescens в развитии остеомиелита как патогена.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по фундаментальной медицине , автор научной работы — Шипицына Ирина Владимировна, Осипова Е.В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

THE BIOFILM FORMATION ABILITY OF STRAINS SERRATIA SPP., SEPARATED FROM WOUNDS OF PATIENTS WITH CHRONIC OSTEOMYELITIS IN MONO-CULTURES AND IN COMPOSITION OF ASSOCIATION OF MICROORGANISMS HARVESTED IN VITRO

The article presents analysis of characteristics of 7 clinical strains of Serratia marcescens separated from fistulas in pre-operational period and from nidus of inflammation during operations in 2013-2015. in 7 patients with chronic osteomyelitis of long tubular bones. The bacteria S.marcescens are separated in one patient in monoculture and in 6 patients in composition of associations: S.marcescens + S.warneri + P.aeruginosa (n=1); S.marcescens + S.aureus (n=4); S.marcescens + M.morganii (n=1). According phometric analysis, strains of S.marcescens were characterized by average ability for biofilm formation on the surfaces of polystyrene dishes and cover glass that is substantiated by values of optic density and is conformed to data of their adhesion activity. The biofilm formation ability of association of microorganisms (S.marcescens + P.aeruginosa, S.marcescens + M.morgani) already after 24 hours of experiment were correspondingly higher in 1.4 and 1.2 times of levels of biofilm formation in monocultures. The activity of biofilm formation of association (S.marcescens + S.aureus) on the first day of experiment was low. However, after 48 hours a significant growth of biofilm was observed that is substantiated by values of optical density. The results of study demonstrated ability of all clinical strains of S.marcescens separated from osteomyelitis nidus to adhesion on surface of erythrocytes and to biofilm formation on abiotic surfaces (polystyrene and glass) both in monoculture and associations with other microorganisms. In consideration that microbial films play leading role in chronization of infectious diseases it is necessary to be aware of seriousness of etiologic role of S.marcescens in development of osteomyelitis as a pathogen.

Текст научной работы на тему «Биопленкообразующая способность штаммов Serratia spp. , выделенных из ран больных хроническим остеомиелитом в монокультурах и в составе ассоциации микроорганизмов, полученных in vitro»

МИКРОБИОЛОГИЯ

factors in chronic diseases of the nasopharynx of children development. Lechashchiy vrach. 2013; (1): 26—30. (in Russian)

14. Babachenko I.V., Levina A.S., Sedenko O.V., Sharipova E.V., Vlasyuk V.V., Murina E.A. et al. The effectiveness of different methods of etiologic diagnosis in sickly children with chronic Epstein-Barr virus and cytomegalovirus infections. Zdorov'e. Meditsinskaya ekologiya. Nauka. 2009; 37(2): 13—5. (in Russian)

15. Brusnigina N.F., Speranskaya E.V., Chernevskaya O.M., Makhova M.A., Orlova K.A., Klenina N.N. Analysis Nerpesviridae family of viruses spread sreli Nizhny Novgorod children. Meditsinskiy al'manakh. 2013; (2): 99—103. (in Russian)

16. Malyuzhinskaya N.V., Polyakova O.V. Clinical features frequently ill children with chronic diseases of the respiratory tract of volgograd. Volgogradskiy nauchno-meditsinskiy zhurnal. 2014; (1): 39—42. (in Russian)

17. Chen T., Hudnall S.D. Anatomical mapping of human herpesvirus reservoirs of infection. Mod. Pathol. 2006; 19(5): 726—37.

18. Karlidag T., Bulut Y., Keles E., Alpay H.C., Seyrek A., Orhan I. et al. presence of herpesviruses in adenoid tissues of children with adenoid hypertrophy and chronic adenoiditis. KulakBurun BogazIhtis. Derg. 2012; 22(1): 32—7.

19. Brandtzaeg P. Immune functions of nasopharyngeal lymphoid tissue. Adv. Otorhinolaryngol. 2011; 72: 20—4.

20. Al-Salam S., Dhaheri S.A., Awwad A., Daoud S., Shams A., Ashari M.A. Prevalence of Epstein-Barr virus in tonsils and adenoids of United Arab Emirates nationals. Int. J. Pediatr. Otorhinolaryngol. 2011; 75(9): 1160—6.

21. Sahin F., Gerceker D., Karasartova D., Ozsan T.M. Detection of herpes simplex virus type 1 in addition to Epstein-Bar virus in tonsils using a new multiplex polymerse chain reaction assay. Diagn. Microbiol. Infect. Dis. 2007; 57: 47—51.

22. Ren T., Glatt D.U., Nguyen T.N., Allen E.K., Early S.V., Sale M. et al. 16S rRNA survey revealed complex bacterial communities and evidence of bacterial interference on human adenoids. Environ. Microbiol. 2013; 15(2): 535—47.

23. Calo L., Passali G.C., Galli J., Fadda G., Paludetti G. Role of biofilms in chronic inflammatory diseases of the upper airways. Adv. Otorhinolaryngol. 2011; 72: 93—6.

24. Kotlukov V.K., Kuz'menko L.G., Blokhin B.M., Antipova N.V., Kodolova T.S. Pediatriya. Features of the immune status and often chronically ill young children with asthma. Zhurnal imeni G.N. Sper-anskogo. 2007; 86(4): 25—8. (in Russian)

Поступила 11.07.16 Принята к печати 01.08.16

© ШИПИЦыНА И.в., ОСИПОвА Е.в., 2017 УДК 579.842.21: 579.253.083.1

Шипицына И.в., Осипова Е.в.

БИОПЛЕНКООБРАЗУЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ ШТАММОВ SERRATIA SPP., ВЫДЕЛЕННЫХ ИЗ РАН БОЛЬНЫХ ХРОНИЧЕСКИМ ОСТЕОМИЕЛИТОМ В МОНОКУЛЬТУРАХ И В СОСТАВЕ АССОЦИАЦИИ МИКРООРГАНИЗМОВ, ПОЛУЧЕННЫХ IN VITRO

ФГБУ «Российский научный центр «восстановительная травматология и ортопедия» им. акад. Г.А. Илизарова Минздрава России», 640014, Курган

Изучены адгезивные свойства 7 клинических штаммов Serratia marcescens, выделенных из свищей в дооперационном периоде и из очага воспаления во время операций в 2013-2015 гг. у 7 пациентов с хроническим остеомиелитом длинных трубчатых костей.

Бактерии S. marcescens выделены у одного пациента в монокультуре и у 6 в составе ассоциаций: S. marcescens + S. warneri + P. aeruginosa (n = 1); S. marcescens + S. aureus (n = 4); S. marcescens + M. morganii (n = 1).

По данным фотометрического анализа, штаммы S. marcescens характеризовались средней способностью к биоплен-кообразованию на поверхностях полистироловых планшетов и покровного стекла, что подтверждается значениями оптической плотности и согласуется с данными их адгезивной активности.

Биопленкообразующая способность ассоциаций микроорганизмов (S. marcescens + P. aeruginosa, S. marcescens + M. morganii) уже через 24 ч эксперимента в 1,4 и 1,2 раза соответственно была выше уровней биопленкообразования монокультур. Активность биопленкообразования ассоциации (S. marcescens + S. aureus) на 1-е сутки эксперимента была низкой, однако через 48 ч наблюдали значительный рост биопленки, что подтверждается значениями оптической плотности. Результаты нашего исследования показали способность всех клинических штаммов S. marcescens, выделенных из остео-миелитического очага, к адгезии на поверхности эритроцитов и к биопленкообразованию на абиотических поверхностях (полистирол и стекло) как в монокультуре, так и в ассоциациях с другими микроорганизмами.

Учитывая, что микробные биопленки играют ведущую роль в хронизации инфекционных заболеваний, необходимо осознавать серьезность этиологической роли S. marcescens в развитии остеомиелита как патогена.

К л ю ч е в ы е с л о в а: хронический остеомиелит; биопленкообразующая способность; адгезия.

Для цитирования: ШипицынаИ.В., Осипова Е.В. Биопленкообразующая способность штаммов Serratia spp., выделенных из ран больных хроническим остеомиелитом в монокультурах и в составе ассоциации микроорганизмов, полученных in vitro. Клиническая лабораторная диагностика. 2017; 62 (3): 188-192. DOI: http://dx.doi.org/10.18821/0869-2084-2017-62-3-188-192

ShipitsynaI.V., OsipovaE.V.

THE BIOFILM FORMATION ABILITY OF STRAINS SERRATIA SPP., SEPARATED FROM WOUNDS OF PATIENTS WITH CHRONIC OSTEOMYELITIS IN MONO-CULTURES AND IN COMPOSITION OF ASSOCIATION OF MICROORGANISMS HARVESTED IN VITRO

The academician G.A. Ilizarov Russian research center «Restorative traumatology and orthopedics» of Minzdrav of Russia, 640014 Kurgan, Russia

Для корреспонденции: Шипицына Ирина Владимировна, канд. биол. наук, науч. сотр. лаб. микробиол. и иммунол.; e-mail: IVSchimik@mail.ru

MICROBIOLOGY

The article presents analysis of characteristics of 7 clinical strains of Serratia marcescens .separated from fistulas in pre-operational period and from nidus of inflammation during operations in 2013-2015. in 7 patients with chronic osteomyelitis of long tubular bones. The bacteria S.marcescens are separated in one patient in monoculture and in 6 patients in composition of associations: S.marcescens + S.warneri + P.aeruginosa (n=1); S.marcescens + S.aureus (n=4); S.marcescens + M.morganii (n=1). According phometric analysis, strains of S.marcescens were characterized by average ability for biofilm formation on the surfaces ofpolystyrene dishes and cover glass that is substantiated by values of optic density and is conformed to data of their adhesion activity.

The biofilm formation ability of association of microorganisms (S.marcescens + P.aeruginosa, S.marcescens + M.morgani) already after 24 hours of experiment were correspondingly higher in 1.4 and 1.2 times of levels of biofilm formation in monocultures. The activity of biofilm formation of association (S.marcescens + S.aureus) on the first day of experiment was low. However, after 48 hours a significant growth of biofilm was observed that is substantiated by values of optical density. The results of study demonstrated ability of all clinical strains of S.marcescens separated from osteomyelitis nidus to adhesion on surface of erythrocytes and to biofilm formation on abiotic surfaces (polystyrene and glass) both in monoculture and associations with other microorganisms.

In consideration that microbial films play leading role in chronization of infectious diseases it is necessary to be aware of seriousness of etiologic role of S.marcescens in development of osteomyelitis as a pathogen.

Keywords: chronic osteomyelitis; biofilm formation; ability; adhesion

For citation: Shipitsyna I.V., Osipova E.V. The biofilm-forming capacity of strains Serratia spp., separated from wounds ofpatients with chronic osteomyelitis in mono-cultures and in composition of association of microorganisms harvested in vivo. Klin-icheskaya Laboratornaya Diagnostika (Russian Clinical Laboratory Diagnostics) 2017; 62 (3): 188-192. (in Russ.). DOI: http:// dx.doi.org/10.18821m69-2084-2017-62-3-188-192

For correspondence: Shipitsyna I.V., candidate of biological sciences, research worker of laboratory of microbiology and immunology. e-mail: IVSchimik@mail.ru

Conflict of interests. The authors declare absence of conflict of interests. Acknowledgment. The study had no sponsor support.

Received 10.06.2016 Accepted 01.07.2016

Введение. Хронический остеомиелит остается одной из актуальных проблем гнойной ортопедии [1]. При анализе данных бактериологического обследования пациентов с хроническим остеомиелитом установлено, что у 43% больных инфекционный процесс протекает с участием различных видов грамотрицательных микроорганизмов [2]. Один из них, Serratia marcescens, выделяется, по разным данным, в единичных случаях и не превышает 3,9% [2, 3].

Serratia marcescens (семейство Enterobacteriaceae) - относится к условно-патогенным микроорганизмам, способным вызывать гнойно-воспалительные процессы различной локализации, в тех случаях, когда создаются условия для их интенсивного размножения, обусловленные наличием таких факторов патогенности, как фимбрии, гемолизины, сидерофорная система, протеазы и термолабильный цитотоксин, а также резко снижена естественная сопротивляемость макроорганизма [4- 6]. Хорошо изучена этиологическая роль штаммов S. marcescens в развитии госпитальных бактериемий и пневмоний, инфекций мочевыводящих путей, хирургических ран и гнойно-септических поражений кожи [7]. Бактерии Serratia spp. принадлежат к группе мультирезистентных энтеробакте-рий, некоторые из штаммов способны продуцировать фермент ESBL (бета-лактамазы расширенного спектра) [8, 9].

Как и другие бактерии, S. marcescens может формировать биопленки, однако в литературе отсутствуют работы, посвященные исследованию способности к биопленкообра-зованию данного возбудителя, выделенного из остеомиели-тического очага, что свидетельствует об актуальности исследования.

Цель исследования - изучить биопленкообразующую способность клинических штаммов бактерий рода Serratia, выделенных у пациентов с хроническим остеомиелитом.

Материал и методы. В исследование, которое проводилось с 2013 по 2015 г, включены 7 клинических штаммов Serratia marcescens, выделенных из свищей в дооперацион-ном периоде и из очага воспаления, во время операции у 7 пациентов с хроническим остеомиелитом длинных трубчатых костей.

Изучена биопленкообразующая способность монокультур

S. marcescens, P. aeruginosa, M. morganii, S. aureus, S. warneri в сравнении с ассоциациями, полученными in vitro: S. marcescens + S. warneri + P. aeruginosa (n = 1); S. marcescens + S. aureus (n = 4); S. marcescens + M. morganii (n = 1).

Идентификацию исследуемых штаммов выполняла науч. сотр. Л.В. Розова на бактериологическом анализаторе WalkAway-40 Plus (Siemens, США).

Адгезивную активность штаммов изучали на модели эритроцитов человека А (II) Rh+ по методике В.И. Бриллиса [10]. При оценке адгезивных свойств использовали индекс адгезив-ности микроорганизмов (ИАМ). Исследование проводили под световым микроскопом, учитывая не менее 50 эритроцитов. Микроорганизмы считали неадгезивными при ИАМ до 1,75; низкоадгезивными - от 1,76 до 2,5; среднеадгезивными - от 2,51 до 4,0; высокоадгезивными - при ИАМ > 4,1.

Биопленку на поверхностях полистироловых планшетов и покровного стекла получали по описанным ранее методикам [11]. В качестве контроля использовали стерильный мя-сопептонный бульон (МПБ).

Активность формирования биопленки на поверхности полистирола оценивали по уровню адсорбции красителя этанолом, измеренному в единицах оптической плотности (OD630) на фотометре ELx808 (BioTek, США) при длине волны 630 нм. В зависимости от величины оптической плотности (OD630) считали, что штаммы не обладали способностью к образованию биопленки при значениях OD630 < 0,090; при 0,090 < OD630 < 0,180 - штаммы обладали слабой; при 0,180 < OD630 < 0,360 - средней; при OD630 > 0,360 - высокой способностью к образованию биопленки.

Биопленку, выращенную на поверхности покровного стекла, исследовали под микроскопом при увеличении в 640 раз (об. 40; ок. 16). Цифровые изображения полей зрения получали с помощью цифровой камеры-окуляра DCМ-300 (Китай), установленной на бинокулярном микроскопе XSP107E.

Для определения количественных характеристик использовали программу ImageJ (США). На цифровых изображениях препаратов измеряли площадь поля зрения, количество и площадь, занимаемую единичными адгезированными клетками и микроколониями.

МИКРОБИОЛОГИЯ

S. aureus S. warneri М. morganii P. aeruginosa-S. marcescens Контроль

0,0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 Средняя оптическая плотность (OD630), усл. ед.

[Щ 48 ч И 24 ч

Рис. 1. Биопленкообразующая способность клинических штаммов через 24 и 48 ч эксперимента.

Здесь и на рис. 2: * - р < 0,05 - различия значимы по сравнению с контролем; # - р < 0,05 - различия значимы по сравнению c данными, полученными через 24 ч эксперимента.

Рассчитывали количество единичных адгезированных клеток и микроколоний на единицу площади (1мм2) и доли, занимаемые ими в площади поля зрения. При этом учитывали размер микроколоний: до 10 мкм2; от 10 до 100 мкм2; от 100 до 1000 мкм2; от 1000 до 10000 мкм2; > 10000 мкм2. С каждого препарата вводили не менее 20 случайных полей зрения, полученные результаты усредняли.

Статистическую обработку результатов проводили с помощью программного обеспечения анализа данных Attestat, версия 13.0 [12]. Значимость различий между группами проверяли с помощью непараметрических критериев Вилкоксо-на и Манна-Уитни. Различия между группами наблюдений считали статистически значимыми при р < 0,05.

Результаты. По результатам микробиологического исследования штаммы S. marcescens были выделены у одного пациента в монокультуре и у 6 в составе ассоциаций: S. marcescens + S. warneri + P. aeruginosa (n = 1); S. marcescens + S. aureus (n = 4); S. marcescens + M. morganii (n = 1).

ИАМ штаммов S. marcescens составил 3,45±0,28 ед., что соответствовало среднеадгезивной активности. Штаммы S. aureus обладали низкоадгезивными свойствами (ИАМ -1,85±0,13 у. е.), штаммы P. aeruginosa, M. morganii, S. warneri - среднеадгезивными свойствами: 2,74±0,12; 2,71±0,10; 2,60±0,15 у. е. соответственно.

По данным фотометрического анализа, штаммы S. marc-escens, P. aeruginosa, M. morganii, S. warneri характеризовались средней биопленкообразующей способностью, штаммы S. aureus - низкой, что согласуется с результатами адгезивной активности (рис. 1).

S. marcescens+S. aureus S. marcescens+S. warneri S. marcescens+M. morganii S. marcescens+P. aeruginosa Контроль

0,1 0,2 0,3 Средняя оптическая плотность (OD630), усл. ед.

0,4

48 ч

24 ч

7 -65 -4 -3 -2 1 -0 -

6,01

5,64

6,19

Единичные клетки Ш 24 ч

Микро колонии M 48 ч

Рис. 3. Соотношение количества единичных адгезирован-ных клеток и микроколоний, формируемых штаммами S. marcescens в монокультуре на поверхности покровного стекла через 24 и 48 ч.

Через 24 ч эксперимента значения биопленкообразующей способности ассоциаций микроорганизмов (S. marcescens + P. aeruginosa, S. marcescens + M. morganii) в 1,4 и 1,2 раза соответственно превышали уровни био-пленкообразования монокультур. Ассоциация штаммов (S. marcescens + S. warneri) характеризовалась слабой биопленкообразующей способностью, несмотря на средние показатели интенсивности биопленкообразования их монокультур (рис. 2). Уровень биопленкообразова-ния ассоциации (S. marcescens + S. aureus) составил 0,153±0,022 ед. опт. пл., что в 1,3 раза выше биопленкообразующей способности штаммов S. aureus и в 1,3 ниже по сравнению с OD630 штаммов S. marcescens.

Через 48 ч наблюдали рост биопленок, что подтверждается значениями оптической плотности (см. рис. 1, 2). Интенсивность биопленкообразования ассоциации микроорганизмов (S. marcescens + M. morgani) была в 1,4 раза выше по сравнению с OD630 монокультур исследуемых клинических штаммов (см. рис. 2). OD630 ассоциации микроорганизмов S. marcescens + S. aureus и S. marcescens + S. warneri составила 0,212±0,011 и 0,197±0,012 ед. опт. пл. соответственно, что указывало на средний уровень биопленкообразования.

Все клинические штаммы обладали способностью к био-пленкообразованию на поверхности покровного стекла как в монокультуре, так и в ассоциации.

Количество единичных адгезированых клеток и микроколоний бактерий рода Serratia в монокультуре на этапах

>10 000 мкм от 1000 до 10 000 мкм от 100 до 1000 мкм от 10 до 100 мкм до 10 мкм

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 Доля микроколоний в площади поля зрения, %

I 48 ч

24 ч

Рис. 2. Биопленкообразующая способность ассоциаций, полученных in vitro через 24 и 48 ч эксперимента.

Рис. 4. Соотношение долей микроколоний, формируемых на поверхности покровного стекла штаммами S. marcescens в монокультуре через 24 и 48 ч.

Различия значимы по сравнению со сроком эксперимента 24 ч: * - р < 0,05; ** -р < 0,01.

S. marcescens+P. aeruginosa

S. marcescens+S. warnen

S. marcescens+S. aureus

i-1-1

11 13 15

-1 1

Количество микроколоний на 1 мм2 24 ч Щ 48 ч

Рис. 5. Соотношение количества микроколоний ассоциаций клинических штаммов, полученных in vitro на поверхности покровного стекла через 24 и 48 ч.

эксперимента представлено на рис. 3. Даже их незначительное увеличение приводило к изменению соотношения долей микроколоний различного размера (рис. 4).

При сокультивировании S. marcescens с клиническими изолятами S. aureus, S. warneri, P. aeruginosa в ассоциациях, полученных in vitro, в 1,7 (S. aureus)-19,6 (P. aeruginosa) раза увеличивалось количество единичных адгезированных клеток по сравнению с монокультурами штаммов.

Количество микроколоний в ассоциациях по сравнению с монокультурами не всегда увеличивалось (S. marcescens + S. aureus; S. marcescens + P. aeruginosa): иногда и уменьшалось (S. marcescens + S. warneri).

Сравнение активности биопленкообразования на поверхности покровного стекла S. marcescens в ассоциациях с S. aureus, S. warneri, P. aeruginosa представлено на рис. 5 и 6. Через 48 ч эксперимента происходит уменьшение количества и доли микроколоний в ассоциации S. marcescens с P. aeruginosa, увеличение этих же показателей в ассоциации S. marcescens с S. aureus и уменьшение количества при одновременном увеличении доли микроколоний в ассоциации S. marcescens с S. warneri. Данные изменения зависели от структуры формирующейся биопленки.

Так, в ассоциации S. marcescens + S. aureus изменение анализируемых показателей происходило за счет увеличения количества и долей микроколоний размером до 10 000 мкм2 и появлением микроколоний размером >10 000 мкм2.

В ассоциации S. marcescens + S. warneri отмечено снижение количества микроколоний размером до 10 000 мкм2, при этом наблюдали образование единичных микроколоний раз-

S. marcescens+P. aeruginosa

S. marcescens+S. warneri

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

S. marcescens+S. aureus

0 10 20 30 40 50 60 Доля микроколоний в площади поля зрения, %

ИИ 24 ч 48 ч

Рис. 6. Соотношение долей микроколоний ассоциаций клинических штаммов, полученных in vitro на поверхности покровного стекла через 24 и 48 ч.

MICROBIOLOGY

мером >10 000 мкм2, что приводило к увеличению суммарной доли микроколоний в площади поля зрения в 1,7 раза.

В ассоциации S. marcescens + P. aeruginosa через 48 ч происходило уменьшение количества и доли микроколоний, размер которых не превышал 1000 мкм2. Одновременно в 2 раза увеличивалось количество микроколоний размером от 1000 до 10 000 мкм2, соответственно их доля в площади поля зрения возрастала в 7,3 раза. Уменьшение суммарной доли микроколоний на данном сроке эксперимента было связано с отсутствием микроколоний размером > 10 000 мк.

Обсуждение. Бактерии S. marcescens относятся к редким возбудителям хронического остеомиелита. Обычно они ассоциируются с внутрибольничными инфекциями [13].

Способность бактерий S. marcescens вызывать инфекционный процесс и размножаться в макроорганизме обусловлена наличием у них ряда факторов, определяющих их адгезивную, колонизирующую, цитотоксическую и энтеротокси-ческую активность [14-16].

С адгезией к различным субстратам связана способность бактерий к формированию биопленок, в составе которых клетки защищены от неблагоприятных воздействий физических, химических и биологических факторов [17]. Адгезия бактерий S. marcescens инициируется за счет ассоциации с поверхностью пилей I типа и основных белков наружной мембраны [14]. Известно, что степень адгезии и способность к пленкообразова-нию среди микроорганизмов одного вида, выделенных из разных источников, коррелирует со степенью вирулентности [18].

Вирулентные свойства, в том числе и способность к био-пленкообразованию, S. marcescens в условиях ослабленного иммунитета, способствует длительной персистенции возбудителя и прогрессированию гнойного процесса [19, 20]. Это подтверждается тем, что хронический остеомиелит, вызванный бактериями рода Serratia, чаще развивается у лиц с иммунодефицитом; наркоманов, вводящих наркотики внутривенно, а также может быть следствием открытой травмы или внутрисуставных инъекций [6]. Вероятность развития остеомиелита увеличивается при наличии сопутствующих заболеваний (сахарный диабет, алкоголизм, онкология, последствие терапии кортикостероидами) [19].

Заключение. Результаты нашего исследования показали способность всех клинических штаммов S. marcescens, выделенных из остеомиелитического очага, к адгезии на поверхности эритроцитов и к биопленкообразованию на абиотических поверхностях (полистирол и стекло) как в монокультуре, так и в ассоциациях с другими микроорганизмами.

Учитывая, что микробные биопленки играют ведущую роль в хронизации инфекционных заболеваний, необходимо осознавать серьезность этиологической роли S. marcescens в развитии остеомиелита как патогена.

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

ЛИТЕРАТУРА (пп. 6-9, 13-20 см. REFERENCES)

1. Клюшин Н.М., Аронович А.М., Шляхов В.И., Злобин А.В. Новые технологии лечения больных хроническим остеомиелитом - итог сорокалетнего опыта применения метода чрескостного остеосинтеза. Гений ортопедии. 2011; (2): 27-33.

2. Яковлев С.В. Имипенем. Оценка роли препарата при антибактериальной терапии тяжелых госпитальных инфекций. Антибиотики и химиотерапия. 1999; 44 (5): 33-8.

3. Розова Л.В. Изменение видового состава микрофлоры у больных хроническим остеомиелитом в процессе лечения. Гений ортопедии. 2008; (2): 92-5.

4. Воробьев А.А., ред. Микробиология и иммунология: учебник. М.: Медицина; 1999.

МИКРОБИОЛОГИЯ

5. Апрелев А.Е., Яковлева Н.А., Валышев А.В. Случай язвы роговицы, вызванной Serratia marcescens. Вестник офтальмологии. 2013; 129 (1): 53-5.

10. Бриллис В.И., Брилене Т.А., Ленцнер Х.П., Ленцнер А.А. Методика изучения адгезивного процесса микроорганизмов. Лабораторное дело. 1986; (4): 210-2.

11. Осипова Е.В., Шипицына И.В. Исследование адгезивных характеристик уропатогенных штаммов Escherichia coli у пациентов с позвоночно-спинномозговой травмой. Урология. 2014; (2): 20-4.

12. Гайдышев И.П. Решение научных и инженерных задач средствами Excel, VBA и C/C+ + : учебник. СПб.: ВХВ Петербург; 2004.

REFERENCES

1. Klyushin N.M., Aronovich A.M., Shlyakhov V.l., Zlobin A.V. New technologies for treatment of patients with chronic osteomyelitis - the outcome of forty - year experience of using transosseous osteosynthesis method. Geniy ortopedii. 2011; (2): 27-33. (in Russian)

2. Yakovlev S.V. Imipenem. The role of the drug in the antibiotic treatment of severe hospital infections. Antibiotiki i khimioterapiya. 1999; 44 (5): 33-8. (in Russian)

3. Rozova L.V. The change in microflora specific composition in patients with chronic osteomyelitis during treatment. Geniy ortopedii. 2008; (2): 92-5. (in Russian)

4. Vorob'ev A.A., ed. Microbiology and Immunology: Uchebnik [Mikro-biologiya i immunologiya: Uchebnik]. Moscow: Meditsina; 1999. (in Russian)

5. Aprelev A.E., Yakovleva N.A., Valyshev A.V. Corneal ulcer caused by Serratia marcescens: case report. Vestnikoftal'mologii. 2013; 129 (1): 53-5. (in Russian)

6. Friend J.C., Hilligoss D.M., Marquesen M., Ulrick J., Estwick T., Turner M.L. et al. Skin ulcers and disseminated abscesses are characteristic of Serratia marcescens infection in older patients with chronic granulomatous disease. J. Allergy Clin. Immunol. 2009; 124 (1): 164-6.

7. Mahlen S.D. Serratia infections: from military experiments to current practice. Clin. Microbiol. 2011; 24 (4): 755-91.

8. Traub W.H. Antibiotic susceptibility of Serratia marcescens and Ser-ratii liquefaciens. Chemotherapy. 2000; 46 (5): 315-21.

9. Hejazi A., Falkiner F.R. Serratia marcescens. J. Med. Microbiol. 1997; 46 (11): 903-12.

10. Brillis V.I., Brilene T.A., Lentsner Kh.P., Lentsner A.A. A technique of studying the adhesive process of microorganisms. Laboratornoe delo. 1986; (4): 210-2. (in Russian)

11. Osipova E.V., Shipitsyna I.V. Evaluation of the adhesive characteristics of uropathogenic Escherichia coli strains in patients with spinal cord injuries. Urologiya. 2014; (2): 20-4. (in Russian)

12. Gaydyshev I.P. Solution of Scientific and Engineering Problems by Excel VBA and C/C+ + Means: A Textbook [Reshenie nauchnykh i inzhenernykh zadach sredstvami Excel, VBA i C/C+ + : uchebnik]. St. petersburg: VKhV peterburg; 2004. (in Russian)

13. Sader H.S., Farrell D.J., Flamm R.K., Jones R.N. Antimicrobial susceptibility of Gram-negative organisms isolated from patients hospitalized in intensive care units in united States and European hospitals (2009-2011). Diagn. Microbiol. Infect. Dis. 2014; 78 (4): 443-8.

14. Hornsey M., Ellington M.J., Doumith M., Hudson S., Livermore D.M., Woodford N. Tigecycline resistance in Serratia marcescens associated with up-regulation of the SdeXY-HasF efflux system also active against ciprofloxacin and cefpirome. J. Antimicrob. Chemother. 2010; 65 (3): 479-82.

15. Hertle R. The family of Serratia type pore forming toxins. Curr. Protein Pept. Sci. 2005; 6 (4): 313-25.

16. Kurz C.L., Chauvet S., Andres E., Aurouze M., Vallet I., Michel G.P. et al. Virulence factors of the human opportunistic pathogen Serratia marcescens identified by in vivo screening. EMBO J. 2003; 22 (7): 1451-60.

17. Kaplan J.B. Biofilm dispersal: Mechanisms, clinical implications, and potential therapeutic uses. J. Dent. Res. 2010; 89 (3): 205-18.

18. Zhu J. Quorum-sensing regulators control virulence gene expression in Vibrio cholerae. Proc. Nat. Acad Sci. USA. 2002; 99: 3129-34.

19. Hornsey M., Ellington M.J., Doumith M., Hudson S., Livermore D.M., Woodford N. et al. Tigecycline resistance in Serratia marcescens associated with up-regulation of the SdeXY-HasF efflux system also active against ciprofloxacin and cefpirome. J. Antimicrob. Chemother. 2010; 65 (3): 479-82.

20. Rice S.A, Koh K.S., Queck S.Y., Labbate M., Lam K.W., Kjelleberg S. Biofilm formation and sloughing in Serratia marcescens are controlled by quorum sensing and nutrient cues. J. Bacteriol. 2005; 187 (10): 3477-85.

Поступила 10.06.16 Принята к печати 01.07.16

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.