CC BY
113
JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2016 - V. 23, № 3 - P. 51-54
УДК: 675.016:539.612 D01:10.12737/21748
АДГЕЗИВНЫЕ СВОЙСТВА МИКРООРГАНИЗМОВ, ИЗОЛИРОВАННЫХ ИЗ ДЫХАТЕЛЬНЫХ ПУТЕЙ - ЭФФЕКТ СОВРЕМЕННЫХ АНТИБАКТЕРИАЛЬНЫХ ПРЕПАРАТОВ
П.А. ХРЕНОВ, Е.Е. АТЛАС
Тульский государственный университет, Медицинский институт, ул. Болдина, 128, Тула, Россия, 300012, e-mail: hrenov.pawel@yandex.ru
Аннотация. В настоящее время перед микробиологией поставлена задача, направленная на поиск препаратов, блокирующих начальные этапы реализации любого инфекционного процесса - адгезию. У всех изученных на сегодняшний день бактерий выявлена способность прикреплятся к органическим и неорганическим субстратам. Для инфекций, начинающихся со слизистых оболочек, к которым также относятся и инфекции дыхательных путей, первым и необходимым фактором является преодоление колонизационной резистентности. Кроме того, высокий адгезивный потенциал один из ключевых факторов в формировании биопленки. По данным Всемирной организации здравоохранения, инфекции дыхательных путей являются одной из ведущих причин смерти. Действие современных антибиотиков на адгезивный процесс изучено недостаточно. В данной экспериментальной работе мы изучали влияние антибактериальных препаратов разных групп (нетилмицина, амикацина, цефта-зидима и цефотаксима) на адгезивную активность штаммов условно-патогенных бактерий, изолированных из дыхательных путей. Кроме того, было проведено изучение воздействия антибиотиков на процесс адгезии в терапевтических концентрациях. Все изученные препараты в применяемых концентрациях блокировали адгезивный процесс у экспериментальных штаммов.
Ключевые слова: адгезивный потенциал, антибиотики, микрофлора, дыхательные пути.
ADHESIVE PROPERTIES OF MICROORGANISMS ISOLATED FROM RESPIRATORY TRACT -THE EFFECT OF MODERN ANTIBACTERIAL DRUGS
P.A. KHRENOV, E.E. ATLAS
Tula State university, Medical Institute, Str. Boldin, 128 Tula, Russia, 300012, e-mail: hrenov.pawel@yandex.ru
Abstract. At present, the task of microbiology, directed at search for drugs blocking the initial stages of any infection - adhesion. All the bacteria studied to date is attached to the ability to identify organic and inorganic substrates. For infections, starting with the mucous membranes, which also include respiratory tract infections and, first and essential factor is to overcome colonization resistance. In addition, a high adhesive capacity is one of the key factors in the formation of biofilms. According to the World Health Organization, respiratory tract infections are one of the leading causes of death. The action of modern antibiotics in the adhesive process is not enough studied. In this experiment, we studied the effect of antibacterial drugs of different groups (netilmicin, amikacin, ceftazidime and cefotaxime) on adhesive activity opportunistic strains of bacteria isolated from the respiratory tract. In addition, we studied the effects of antibiotics on adhesion at therapeutic concentrations. All studied drugs in the applicable concentrations blocked the adhesive process in experimental strains.
Key words: adhesive capacity, antibiotics, microflora, airways.
Введение. Адгезия выступает как мощный механизм микрофлоры для поддержания колонизационной резистентности, так и фактор патогенности при реализации инфекционного процесса у представителей патогенной флоры [4]. У всех изученных бактерий имеется способ-
ность прикрепляться к органическим и неорганическим субстратам. Для инфекций, которые начинаются со слизистых оболочек, первым и необходимым фактором является преодоление колонизационной резистентности. Некоторые бактерии активно готовят участки для закреп-
JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2016 - V. 23, № 3 - P. 51-54
ления, обнажая клеточные рецепторы, например, с помощью ферментов, взаимодействуя с растворимыми белками (фиброненктин, ви-тронектин), опосредуя через них закрепление на клеточных рецепторах [2,3].
Способность к адгезии у патогенных и условно-патогенных клинически значимых штаммов микроорганизмов является начальным звеном в развитии воспалительного процесса. Этот механизм обуславливает прикрепление патогена к интактной или повреждённой поверхности и дальнейшую реализацию инфекционного процесса, путём продукции факторов вирулентности.
Имеются данные, что штаммы с высоким адгезивным потенциалом обладают более выраженной способностью к формированию биоплёнок [6,8].
Одним из актуальных направлений современной микробиологии и химиотерапии является изучение веществ, блокирующих адгезины микроорганизмов [4,6,7].
Согласно литературным данным, вопрос о влиянии антибиотиков на адгезивный потенциал условно-патогенных микроорганизмов является недостаточно изученным. Ранее нами изучено влияние диметилсульфоксида на адгезивные свойства и биопленкообразование штаммов - представителей условно-патогенной микрофлоры, изолированных из раневого отделяемого [9-15].
Поэтому, учитывая вышесказанное, интересным представляется изучение антиадгезивной активности антибиотиков разных классов на представителей условно-патогенной микрофлоры, изолированной из дыхательных путей.
Цель исследования - изучение влияния антибактериальных препаратов разных групп (нетилмицина, амикацина, цефтазидима и це-фотаксима) на адгезивные свойства штаммов различных микроорганизмов, изолированных из отделяемого дыхательных путей.
Материалы и методы исследования. Нами изучено влияние антибиотиков на представителей различных семейств микроорганизмов: Escherichia coli - 21 штамм, Klebsiella pneumoniae -15 штаммов, Streptococcus pyogenes - 20 штаммов, Staphylococcus aureus - 20 штаммов.
Забор и доставка материала в лабораторию осуществлялась согласно действующим нормативным актам. Идентификацию бактерий осуще-
сгвляли, изучая морфологические, тинкториаль-ные, культуральные и биохимические свойства.
В наших экспериментах антибиотики использовали в терапевтических концентрациях (получаемые в сыворотке крови при внутривенном введении терапевтических доз изученных препаратов): нетилмицин (нетромицин) в концентрациях - 12,0 мкг/мл, амикацин -18 мкг/мл, цефтазидим - 75 мкг/мл и цефотак-сим - 75 мкг/мл соответственно.
Изучение адгезивной активности изолятов проводили согласно методике В.И. Брилиса и соавт. [1]. Нами был использован развёрнутый метод, который предназначен для изучения влияния различных факторов на процесс адгезии. Исследование адгезии проводили в 96-луночном планшете для иммунологических исследований. В контрольных образцах смесь нативных эритроцитов человека 0(1) группы крови Rh+ (4 McF) и одномиллиардной суспензии тест-культуры (0,5 McF) вносили в лунки полистиролового планшета по 20 мкл. В экспериментальных образцах в лунки дополнительно вносили равный объём растворов антибиотиков в вышеуказанных концентрациях. Планшет инкубировали в термостате при 37±0,1°С в течении 30 минут, регулярно встряхивая смесь. Для достоверности полученных данных кровь отбирали ежедневно перед проведением эксперимента у одного и того же донора. По окончании процесса инкубации на предметном стекле готовили мазки, фиксировали в пламени горелки, окрашивали по Грамму и микроскопировали под световым микроскопом с иммерсией. Адгезивные свойства оценивали, учитывая средний показатель адгезии (СПА) - среднее количество бактерий, прикрепившихся к одному эритроциту, индекса адге-зивности микроорганизма (ИАМ) - среднее количество микробных клеток на одном участвующем в адгезивном процессе эритроците и коэффициента участия эритроцитов (КУЭ) -процент эритроцитов, имеющих на своей поверхности адгезированные микробы.
Статистическую обработку полученных результатов проводили с использованием программы Excel 7,0.
Результаты и их обсуждение. Анализируя данные полученные в ходе эксперимента можно сделать выводы о том, что все исследованные нами штаммы относились к высокоадгезивным (ИАМ>4). Используемые в эксперимен-
JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2016 - V. 23, № 3 - P. 51-54
те антибактериальные препараты нивелировали адгезивную активность всех изученных штаммов. Данные влияния препаратов на изучаемые тест-культуры приведены в табл. 1-4.
Таблица 1
Адгезивные свойства E. Coli
Антибиотик СПА КУЭ, % ИАМ
Контроль 4,04 80,0 5,05
Нетилмицин 1,44 68,3 2,10
Амикацин 1,22 71,7 1,70
Цефтазидим 1,46 79,1 1,84
Таблица 2
Адгезивные свойства K. Pneumoniae
Антибиотик СПА КУЭ, % ИАМ
Контроль 5,08 89,3 5,68
Нетилмицин 1,33 62,5 2,12
Амикацин 1,62 71,1 2,27
Цефтазидим 1,10 67,6 1,62
Цефотаксим 1,17 80,5 1,45
Таблица 3
Адгезивные свойства S. Pyogenes
Антибиотик СПА КУЭ, % ИАМ
Контроль 4,93 90,1 5,47
Нетилмицин 1,91 73,4 2,60
Амикацин 2,10 70,2 2,99
Цефтазидим 1,52 80,3 1,89
Цефотаксим 2,03 75,7 2,68
Таблица 4
Адгезивные свойства S. Aureus
Антибиотик СПА КУЭ, % ИАМ
Контроль 3,62 81,6 4,43
Нетилмицин 1,42 63,7 2,22
Амикацин 2,33 64,2 3,62
Цефтазидим 1,15 59,8 1,92
Цефотаксим 1,09 73,4 1,48
Анализ данных приведенных в таблицах показывает, что все изученные антибактериальные препараты высокодостоверно (р<0,05) блокировали адгезивный потенциал тестируемых штаммов. Сравнительный анализ антиадгезивного эффекта антибиотиков, в использованных концентрациях не выявил значимых различий между препаратами.
Выводы. Данная экспериментальная модель демонстрирует высокий антиадгезивный эффект антибиотиков в отношении условно-патогенной микрофлоры, выделенной из дыхательных путей. Это раскрывает дополнительные механизмы действия современных антибиотиков, применяемых в терапии инфекций дыхательных путей. Скорее всего антибактериальные препараты начинают действовать на микроорганизм ещё до связывания со специфической мишенью в бактериальной клетке. Данное предположение подтверждается полученными нами в ходе эксперимента результатами.
Литература
1. Методика изучения адгезивного процесса микроорганизмов / Брилис В.И., Брилене Т. А., Ленцнер Х.П. [и др.] // Лабораторное дело. 1986. №4. С. 210-212.
2. Бухарин О.В. Персистенция бактериальных патогенов как результат отношений в системе паразит-хозяин // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунологии. 1997. №4. С. 3-9.
3. Гинцбург А.Л., Романова Ю.М., Эль-Регистан Г.И. Механизмы выживания бактерий. М.: Медицина, 2005. 367 с.
4. Макаренкова И.Д., Компаниец Г.Г., Запорожец Т.С. Ингибирование адгезии патогенных микроорганизмов на эукариотических клетках // Журнал микробиологии. 2006. №3. С. 121-125.
5. Адгезивные свойства сальмонелл в динамике инфекционного процесса / Хохлова Т.О., Далина А.М. [и др.] // Журнал микробиологии. 1989. №11. С. 3336.
References
Brilis VI, Brilene TA, Lencner HP, et al. Methods of studying the adhesive process of microorganisms. La-boratornoe delo. 1986;4:210-2. Russian. Buharin OV. Persistencija bakterial'nyh patogenov kak rezul'tat otnoshenij v sisteme parazit-hozjain [Persistence of bacterial pathogens as a result of relations in the host-parasite system]. Zhurnal mikrobiologii, jepidemiologii i immunologii. 1997;4:3-9. Russian. Gincburg AL, Romanova JuM, Jel'-Registan GI. Mechanisms of bacterial survival. Moscow: Medicina; 2005. Russian.
Makarenkova ID, Kompaniec GG, Zaporozhec TS. Ingi-birovanie adgezii patogennyh mikroorganizmov na jeukarioticheskih kletkah [Inhibition of pathogen adhesion to eukaryotic cells]. Zhurnal mikrobiologii. 2006;3:121-5. Russian.
Hohlova TO, Dalina AM, et al. The adhesive properties of the dynamics of Salmonella infection. Zhurnal mi-krobiologii. 1989;11:33-6. russian.
JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNO
6. Покас Е.В. Формирование биоплёнок штаммами Enterococcus faecalis с разной степенью адгезивности // Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. 2011. Т. 13, №2. С. 29.
7. Тананова Г.В. Влияние фосфолипидов на адгезивные свойства бактерий // Журнал микробиологии. 1992. №5. С. 4-6.
8. Честнова Т.В., Серёгина Н.В. Особенности существования бактерий в составе биоплёнок на примере уропатогенных кишечных палочек // Вестник новых медицинских технологий. 2010. Т. 17, № 4. С. 28-30.
9. Хренов П.А., Честнова Т.В., Гладких П.Г. Эффект диметилсульфоксида в отношении биоплёнкообра-зования штаммами Staphylococcus aureus // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2014. № 5-1. С. 140-141.
10. Хренов П.А., Честнова Т.В., Гладких П.Г. Адгезивный потенциал грамотрицательной раневой флоры под влиянием препарата «Димексид» // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2014. № 1. С. 92
11. Хренов П.А., Честнова Т.В. Экспериментальное изучение влияния препарата «Димексид» на вирулентные свойства Staphylococcus aureus изолированных из ран // Вестник новых медицинских технологий. 2013. Т. 20, № 2. С. 405-408.
12. Khrenov P.A., Chestnova T.V. Influence of dimethylsul-foxide on the adhesive activity Staphylococcus aureus isolated from the wounds // Международный журнал экспериментального образования. 2013. № 6. С. 47.
13. Хренов П.А., Честнова Т.В. Влияние диметилсуль-фоксида на адгезивную активность Staphylococcus aureus изолированных из ран // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2013. № 10-2. С. 278-279.
14. Хренов П.А., Честнова Т.В. Обзор методов борьбы с микробными биоплёнками при воспалительных заболеваниях // Вестник новых медицинских технологий. Электронное издание. 2013. № 1. Публикация 2-13. URL: http://www.medtsu.tula.ru/VNMT/Bulletin/ E2013-1/4102.pdf (Дата обращения: 01.02.2013)
15. Хренов П.А., Честнова Т.В., Серегина Н.В., Гладких П.Г., Маслов М.С. Изучение in vitro вирулентных свойств и устойчивости к антимикотическим препаратам грибов рода Candida, изолированных от детей с острой кишечной инфекцией // Вестник новых медицинских технологий. Электронное издание. 2014. № 1. Публикация 2-79. URL: http://www.medtsu.tula.ru/VNMT/Bulletin/E2014-1/4883.pdf (Дата обращения: 22.09.2014). DOI: 10.12737/5763
»LOGIES - 2016 - V. 23, № 3 - P. 51-54
Pokas EV. Formation of biofilms Enterococcus faecalis strains with varying degrees of adhesiveness. Klinicheska-ja mikrobiologija i antimikrobnaja himioterapija. 2011;13(2):29. Russian.
Tananova GV. Effect of phospholipids on adhesion properties of the bacteria. Zhurnal mikrobiologii. 1992;5:4-6. Russian.
Chestnova T.V., Serjogina NV. Osobennosti sushhest-vovanija bakterij v sostave biopljonok na primere uro-patogennyh kishechnyh palochek [The peculiarities of bacterium existence in biofilm by the example of urinary pathogenic bacillus]. Vestnik novyh medicinskih tehnologij. 2010;17(4):28-30. Russian. Hrenov PA, Chestnova TVGladkih PG. Dimethylsulfox-ide effect against strains of Staphylococcus aureus biofilm formation. Mezhdunarodnyj zhurnal prikladnyh i fundamental'nyh issledovanij. 2014;5-1:140-1. Russian.
Hrenov PA, Chestnova TV, Gladkih PG. The adhesive capacity of gram-negative flora wound under the influence of "Dimexidum" drug. Mezhdunarodnyj zhurnal prikladnyh i fundamental'nyh issledovanij. 2014;1:92. Russian.
Hrenov PA, Chestnova TV. Jeksperimental'noe izuche-nie vlijanija preparata «Dimeksid» na virulentnye svojstva Staphylococcus aureus izolirovannyh iz ran [Experimental study of the influence of the preparation "dimexidum" on virulent staphylococcus aureus isolated from wounds]. Vestnik novyh medicinskih tehno-logij. 2013;20(2):405-8. Russian.
Khrenov PA, Chestnova TV. Influence of dimethylsul-foxide on the adhesive activity Staphylococcus aureus isolated from the wounds. Международный журнал экспериментального образования. 2013;6:47. Hrenov PA, Chestnova TV. Vlijanie dimetilsul'foksida na adgezivnuju aktivnost' Staphylococcus aureus izolirovannyh iz ran. Mezhdunarodnyj zhurnal prikladnyh i fundamental'nyh issledovanij. 2013;10-2:278-9. Russian.
Hrenov PA, Chestnova TV. Obzor metodov bor'by s mi-krobnymi biopljonkami pri vospalitel'nyh zabolevanijah [The microbial biofilms at the inflammatory diseases: general information and methods of struggle against them]. Vestnik novyh medicinskih tehnologij. Jelektronnoe izda-nie [internet]. 2013 [cited 2013 Feb 01];1[about 4 p.]. Russian. Available from: http://www.medtsu.tula.ru/VNMT/ Bulletin/E2013-1/4102.pdf
Hrenov PA, Chestnova TV, Seregina NV, Gladkih PG, Maslov MS. Izuchenie in vitro virulentnyh svojstv i ustojchivosti k antimikoticheskim preparatam gribov roda Candida, izolirovannyh ot detej s ostroj kishechnoj infekciej [The study in vitro the virulence properties and resistance to antimycotic drugs of fungi candida isolated from children with acute intestinal infection]. Vestnik novyh medicin-skih tehnologij. Jelektronnoe izdanie [internet]. 2014 [cited 2014 Sep 22];1[about 4 p.]. Russian. Availa-ble from: http://www.medtsu.tula.ru/ VNMT/Bulletin/E2014-1/4883.pdf. DOI: 10.12737/5763
