CC BY
16
© Назарчук О. А., Палм Д. В., Осадчук Н. I., Коваленко I. В., Буркот В. М. УДК: 577.182:579.841.1
Назарчук О. А., Палй Д. В., Осадчук Н. I., Коваленко I. В., Буркот В. М.
АНАЛ1ТИЧНЕ ПРОГНОЗУВАННЯ ЧУТЛИВОСТ1 ДО ФТОРХ1НОЛОН1В PSEUDOMONAS AERUGINOSA, ЗБУДНИК1В 1НФЕКЦ1ЙНИХ УСКЛАДНЕНЬ
Вшницький нацiональний медичний унiверситет iM. М. I. Пирогова (м. Вшниця)
nazarchukoa@gmail.com
Дана робота виконана в рамках НДР «Вивчення багатовекторност1 властивостей л1карського анти-м1кробного препарату декаметоксину», № державно! реестрацп 0115U006000.
Вступ. В сучасн1й медицин! проблема шфек-цмних ускладнень у важких хворих залишаеться актуальною, набуваючи все бтьшого медичного, сощального значення. Високий ризик ¡нфекцмних ускладнень ¡снуе в пащен^в з опковою хворобою, що належать до категор!! хворих, як знаходяться в критичному стан!. Провщну роль у виникненн! ¡н-фекцмних ускладнень в^грають умовнопатогенн! м!кроорган!зми, збудники опортунютичних ¡нфек-ц1й. Серед яких ведуч! позиц!! займае Pseudomonas aeruginosa, грамнегативна бактер!я з високими адаптацмними властивостями, що забезпечують збудникам здатнють швидко утворювати резистент-н вар!анти збудниюв до лкарських протим!кробних засоб!в [5].
Антибютикотератю вважають тепер найважли-вшою невщ'емною складовою профтактики, лку-вання шфекцмних ускладнень в пащен^в з опко-вою хворобою. Особливост! опкових ран, динам!чн! змши яюсного та ктьюсного складу !х м!крофлори в процес! лкування па^ен^в потребують уважно пщходити до застосування протимкробних препа-ра^в. Вщомо, що Р. aeruginosa волод!е природною та набутою стмкютю до антибютиюв. Враховуючи природну стмкють Р. aeruginosa до ряду антибакте-р!альних препара^в, в опкових хворих застосову-ють фторхшолонов! лкарсью засоби для профтак-тики, л!кування Ыфекцмних ускладнень [9].
В умовах повсякденного застосування фторх^ нолоыв кл 1н1чн1 штами Р. aeruginosa легко набули здатнють формувати стмкють до цих лЫв. Виник-нення в м!кроорган!зм!в стмкост до фторхшолоыв реал!зуеться через так! мехаызми як змЫа структу-ри фермен^в-мшеней ДНК-прази i топо!зомерази IV порушення транспортування препара^в у клiтину, активне його виведення назовнк Pезистентнiсть до фторхiнолонiв мае хромосомну природу, яка вщбу-ваеться ступенево та е перехресною для фторхЫо-лоыв [2,4].
Значний науковий штерес представляе вивчення чутливостi ктычних штамiв Р. aeruginosa, якi спри-чиняють iнфекцiйнi ускладнення у хворих з опковою хворобою, до фторхЫолонових хiмiотерапевтичних лiкарських засобiв. Актуальним, перспективним за-
лишаеться математико-аналiтичне прогнозуван-ня чутливост клiнiчних штамiв багатьох бактерм, в тому числi Р. aeruginosa, до фторхшолоыв для поглибленого розумЫня механiзмiв ефективностi фторхiнолонового ряду [8].
Мета дослiдження. Виконати математичне ана-лiтичне прогнозування чутливостi до фторхшолоыв клiнiчних штамiв P. aeruginosa, iзольованих вiд хворих з опковою хворобою.
Об'ект i методи дослщження. В дослiдження було залучено 295 пацiентiв з опiковою хворобою, як знаходились на лiкуваннi в оптовому вешены Вiнницько! обласно! клiнiчно! лкары iм. М. I. Пирогова (2011-2015 рр.). Всебiчне обстеження кожного патента включало мiкробiологiчне вивчення пато-логiчного матерiалу з опiкових ран. Мiкробiологiчне дослiдження виконували на кафедрi мiкробiологi!, вiрусологi! та iмунологi! ВЫницького нацiонального медичного унiверситету iменi М. I. Пирогова. Бакте-рiологiчне обстеження пащен^в передбачало вид^ лення, щентифкацт чисто! культури P. aeruginosa на пiдставi морфологiчних, культуральних, бiохiмiч-них властивостей; визначення чутливост до антиб^ отикiв, антисептикiв як можна ранше до початку л^ кування. Бiохiмiчнi властивостi штамiв P. aeruginosa вивчали з використанням тест-системи НЕ-ФЕРМтест-24 (PLIVA - Lachema a. s. Брно, Чесь-ка республiка). Всього було видтено 127 штамiв P. aeruginosa. В доотджены використовували стандарты паперовi диски з фторхЫолонами (Oxoid Ltd., Basingstoke, Hampshire England; ЗАТ «НДЦФ», Санкт-Петербург, Pосiя). Для дослщження використовували готовi лкарсью форми декiлькох вггчиз-няних виробниюв препаратiв норфлоксацину (ТОВ «Фармацевтична компаыя «Здоров'я»; ОЗ ГНЦЛС ТОВ, Харюв; Нико, ТОВ, Макi!вка, Укра!на), офлокса-цину (Юрiя-Фарм ТОВ, Ки!в; Ки!вмедпрепарат ВАТ, Ки!в, Укра!на), левофлоксацину (Корпора^я Арте-рiум, Укра!на; Технолог ПАТ, Умань; Здоров'я ТОВ, Харюв) Укра!на); гатифлоксацину (Юрiя-Фарм ТОВ, Ки!в; Актавю, Укра!на), якi закупляли в аптеках. Чут-ливiсть до норфлоксацину (Norfloxacin), офлокса-цину (Ofloxacinum), левофлоксацину (Levofloxacin), гатифлоксацину (Gatifloxacin), дослщжували за-гальноприйнятим методом стандартних паперових дисюв на щтьному поживному середовищi та юль-кiсним методом двократних серiйних робведень, вщповщно до рекомендацiй МОЗ Укра!ни та EUCAST.
В дослщжены не визначили достовiрноI рiзницi активное^ антипсевдомонадно! активностi до^джу-ваних лкарських препаратiв рiзних виробникiв, що дозволило об'ективно оцiнити ефективнiсть дтчо! речовини [1,7].
Результати дослiдження чутливост клiнiчних штамiв P. aeruginosa до фторхшолоыв аналiзува-ли математико-статистичними методами з вста-новленням цiлком закономiрного зв'язку мiж чис-ловими значеннями ознак, яю змiнювались та ймовiрнiстю реалiзацiI цих значень у мас прове-дених спостережень [6]. Математичне аналггичне прогнозування передбачало визначення реально! чутливост P. aeruginosa та перенесення результа^в на дослiджувану систему шляхом побудови сери п-потетичних математичних моделей прогнозовано! чутливостi синьогнмно! палички до фторхЫолоыв за методами нормативного аналiзу з конкретизацieю значень абсолютного та вщносного оптимуму.
Нами були розроблен прогностичнi моделi. Прогностичне моделювання реально! чутливостi P. aeruginosa до антибютиюв представляв сукуп-нiсть математичних формул, що визначали таю властивост у збудниюв iнфекцiйних ускладнень за-лежно вiд !х значень, зовншых та початкових умов i часу. Оцшку достовiрностi, точностi кожно! розро-блено! математично! моделi, обфунтування прогнозу чутливост до протимiкробних засобiв оцiнювали за коефiцieнтом детермiнацi! (r2). Обробку одер-жаних даних проводили з використанням лщензм-них паке^в оригiнальних комп'ютерних програм «STATISTICA 7»; «Matlab 7.11» [3].
Для кожно! вибiрки клiнiчних iзолятiв P. aeruginosa з штервалом в один рк визначали середньоариф-метичну величину (М), похибку середньо! ариф-метично! (m), середне квадратичне вiдхилення (ст). В ходi дослiджень за допомогою методiв прикладно! математики було проведено апроксима^ю та ш-терполяцiю даних. На !х основi вперше отримали аналггичну залежнiсть динамiчних прогностич-них показниюв змiни чутливостi клiнiчних iзолятiв P. aeruginosa, як збудниюв шфекцмних ускладнень у важкохворих з опками.
Результати дослщжень та 'Гх обговорен-ня. Всi видiленi вiд пацiентiв з опковою хворобою штами (2011 р. - n 27; 2012 р. - n 26; 2013 р. -n 26; 2014 р. - n 23; 2015 р. - n 25) володiли типо-вими тинкторiальними, морфологiчними, куль-туральними властивостями. Вс клiнiчнi штами P. aeruginosa (n 127) проявляли оксидазну, калазну, у- глютамштрансферазну, L1-пролiнариламiдазну активнють. Дослiджуванi псевдомонади фермен-тували глюкозу, D-маныт, малонат; в бiльшостi ви-падкiв проявляли уреазну, фосфатазну активнють. При тестуванн ферментативних властивостей у вЫх штамiв не вiдмiчали активност щодо D-целобiози. Негативними були тести на L-лактат, N-ацетт-бета-глюкозамiнiдазу, D-маннозу, лiпазу, L-гiстидiн. Здатнiсть до тгментоутворення мали 123 штами P. aeruginosa. Чотири штами, яю не утворювали тг-менту володiли всiма бiохiмiчними властивостями, притаманними для P. aeruginosa.
Результати математико-статистично! обробки результат багаторiчного дослiдження чутливостi P. aeruginosa до захищених амiнопенiцилiнiв дозволили побудувати прогностичн моделi чутливостi кгм-нiчних штамiв до фторхiнолонiв (формула 1, рис. 1). Norfloxacin = a+bx2+c/x, де (1)
a=-7155999.5; b=0.58789441; c=9.6096076e+9; x - роки,
r2= 0,980; похибка 0,02%.
Встановили згладжен показники експонен-цмного зниження чутливост до норфлоксацину P. aeruginosa як збудниюв Ыфекцмних ускладнень в пащен^в з опковою хворобою. Зниження ефек-тивност норфлоксацину щодо P. aeruginosa вiдмiча-ли впродовж 2011 - 2013 рр.. З 2014 - 2015 рр. вщ-булось деяке припинення падшня чутливостi штамiв псевдомонад до норфлоксацину, проте вщсоток чутливих iзолятiв знизився нижче 20%. Така чутли-вiсть вказуе на несприятливий прогноз ефективнос-тi даного препарату (рис. 1).
Встановлен експоненцiйно згладжен показники за п'ять рокiв спостереження (2011-2015 рр.) екс-траполюють тенденцю зниження рiвня чутливостi P. aeruginosa до офлоксацину менше 10% в най-ближчому майбутньому (формула 2, рис. 2).
Ofloxacinum = a+bx+ cx2 lnx+ dx3, де (2) a=5.8567552e+8; b=-812696.99; c=56.580819; d=-0.085067767; x - роки;
r2= 0,9598; похибка 0,05%.
Математична екстраполя^я закономiрностi характеру чутливост вказуе на зниження чутливост P. aeruginosa до левофлоксацину (2011-2014 рр.) в межах 37,0 - 15,4% (формула 3, рис. 3).
Levofloxacin = a+bx/lnx+ cx3, де (3)
a=-12798827;
b=33709.483;
c=1.5718088e+13;
x - роки;
r2= 0,985; похибка 0,02%
Подальший аналiз математично! моделi показав поступовий пщйом чутливост по типу параболiчно,|, криво!. Проте, левофлоксацин залишаеться про-гностично неефективним щодо клiнiчних штамiв P. aeruginosa, осюльки кiлькiсть чутливих до нього iзолятiв не перевищувала 20,0 % у 2015 р (формула 3, рис. 3).
Одержан дан свiдчать про суттеве зниження чутливост до гатiфлоксацину ктмычних штамiв P. aeruginosa, iзольованих вщ пацiентiв з опiковою хворобою, до фторхшолонового лiкарського препарату четвертого поколшня (формула 4, рис. 4).
%
Norfloxacin
Puc. 1. nporHOCTMHHa xapaKTepucTMKa nyrnMBocTi go Hop$noKca^Hy P. аeruginosa.
Pmc. 2. XapaKTepucTMKa nporHocTMHHoi"nyrnMBocTigo o$noKca^Hy P. аeruginosa.
pmc. 3. nporHocTMHHa xapaKTepucTMKa nyrnMBocTi go neBo$noKca^Hy P. аeruginosa.
%
2010
Gatifloxacin
2012
2014
2016 Роки
Рис. 4. Характеристика прогностичноГ чутливост до га^флоксацину клiнiчних штамiв P. aeruginosa.
Levofloxacin =
a+clnx 1+blnx
, де
(4)
a=26.233693; b=-0.13146996; c=-3.4489924; x - роки;
r2= 0,989; похибка 0,02%.
Ктшчы штами P. aeruginosa були чутливими до га^флоксацину в 59,3% випадкiв (2011 р.). В по-дальшому, математичний аналiз результатiв про-демонстрував прогностичну тенденцю до рiзкого зниження загально!' чутливостi P. aeruginosa при за-стосуваннi гатiфлоксацину. Прогностична модель чутливост мае вигляд «експоненцiйного згасання» i свiдчить про очiкувану низьку ефективнють даного антимiкробного лiкарського препарату для профи лактики, лiкування iнфекцiйних ускладнень у паци ентiв з опковою хворою, спричинених P. aeruginosa.
Висновок. Прогностичш аналiтичнi вирази ха-рактеризують суттеве зниження в динамiцi чутли-востi клiнiчних штамiв P. aeruginosa, як спричиняють iнфекцiйнi ускладнення у па^енлв з опiковою хворобою, до норфлоксацину, левофлоксацину (на 17%), офлоксацину (на 36%). Чутливють до галфлокса-цину кл^чних iзолятiв P. aeruginosa зменшилась на 31,3%, прогностично мае вигляд тенденцю до подальшого експоненцмного зниження в най-ближчому майбутньому.
Перспективи подальших дослiджень. Низька чутливють до фторхЫолошв P. aeruginosa та ii про-гностичне зниження свщчать про загрозу ефектив-ного емтричного призначення без попередньо-го визначення чутливост госпiтальних штамiв цих бактерм до антимiкробних препаратiв; потребують розробки нових протимiкробних лiкарських засобiв для профiлактики, лiкування iнфекцiйних ускладнень в пашен^в з опiковою хворобою.
Л^ература
1. Визначення чутливостi MkpoopraHi3MiB до антибактерiальних npenapaTiB: методичнi BKa3iB^ МВ 9.9.5 - 143 / Л.С. Некрасо-
ва, В.М. Свита, Т.Г. Глушкевич [та iH.]. - К. - 2007. - 74 с.
2. Медична мкробюлопя, вiрусологiя та iмунологiя: пiдручник для студ. вищ. мед. навч. заклад. [Текст] / за ред. В.П. Широбо-
кова / Видання 2-е. - Вшниця: Нова Книга, 2011. - 952 с.
3. Потемкин В.Г. Система инженерных и научных расчетов МАТЬАБ 5.х.: [в 2-х т.] / Валерий Георгиевич Потемкин. - М.: ДИА-
ЛОГ-МИФИ, 1999. - Том 1. - 1999. - 366 с.
4. Фещенко Ю.1. Антибютикорезистентнють мiкроорганiзмiв. Стан проблеми та шляхи и вирiшення / Ю.1. Фещенко, М.1. Гуме-
нюк, О.С. Денисов // Укра'шський хiмiотерапевтичний журнал. - 2010. - № 1-2 (23). - С. 4-10.
5. Фрич Н.1. Аналiз чутливост до антибютиюв клiнiчних штамiв мiкроорганiзмiв видшених в хiрургiчних та урологiчних
стацюнарах м. lвано-Франкiвська [Електронний ресурс] / Н.1. Фрич // Анали Мечниковського шституту. - 2011. - № 2. -
C. 39-47. - Режим доступу: http://nbuv.gov.ua/UJRN/ami_2011_2_9.
6. Юнкеров В.И. Математико-статистическая обработка данных медицинских исследований / В.И. Юнкеров, С.Г. Григорьев,
М.В. Резванцев. - СПб.: ВМеедА, 2011. - 318 с.
7. EUCAST expert rules in antimicrobial susceptibility testing / R. Leclercq, R. Canton, D.F.J. Brown [et al.] // Clinical Microbiology
Infection. - 2013. - Vol. 19, №. 2. - P. 141-160.
8. Prevalence of multidrug-resistant organisms recovered at a military burn center / E. Keen, B.J. Robinson, D.R. Hospenthal [et al.] //
Burns. - 2010. - Vol. 36, № 6. - P. 819-825.
9. Prophylactic antibiotics for burns patients: systematic review and meta-analysis [Електронний ресурс] / T. Avni, A. Levcovich,
D.D. Ad-El [et al.] // British Medical Journal. - 2010. - 15. - 340. Р. 241. - Режим доступу: http://www.bmj.com/content/bmj/340/ bmi.c241.full.pdf.
УДК: 577.182:579.841.1
АНАЛ1ТИЧНЕ ПРОГНОЗУВАННЯ ЧУТЛИВОСТ1 ДО ФТОРХ1НОЛОН1В PSEUDOMONAS AERUGINOSA, ЗБУДНИК1В 1НФЕКЦ1ЙНИХ УСКЛАДНЕНЬ
Назарчук О.А., Палiй Д.В., Осадчук Н.1., Коваленко 1.В., Буркот В.М.
Резюме. В po6oTÍ наведенi hobí данi щодо чутливостi до фторхшолоыв клiнiчних штамiв Рseudomonas aeruginosa, iзольованих вiд пацieнтiв з опiковою хворобою класичною методикою. За допомогою методiв математичного прогнозування вперше встановлено аналiтичну залежнiсть динамiчних прогностичних критерий змiни чутливостi Р. aeruginosa до норфлоксацину, офлоксацину, левофлоксацину, гатифлоксацину. Встановлено низьку чутливють клiнiчних штамiв Р. aeruginosa до норфлоксацину, офлоксацину, левофлоксацину, гатифлоксацину. Визначено прогностичне зниження чутливост до фторхшолоыв штамiв синьогнмно! палички, якi в найближчому майбутньому можуть викликати iнфекцiйнi ускладнення при опковм хворобi.
Ключовi слова: чутливють, антимiкробнi засоби, фторхiнолони, Pseudomonas aeruginosa, Ыфекцмы ускладнення.
УДК: 577.182:579.841.1
АНАЛИТИЧЕСКОЕ ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ К ФТОРХИНОЛОНАМ PSEUDOMONAS AERUGINOSA, ВОЗБУДИТЕЛЕЙ ИНФЕКЦИОННЫХ ОСЛОЖНЕНИЙ
Назарчук О. А., Палий Д. В., Осадчук Н. И., Коваленко И. В., Буркот В. М.
Резюме. В работе приведены новые данные о чувствительности клинических штаммов Рseudomonas aeruginosa, изолированных от ожоговых больных, к бета-лактамным фторхинолонам. При помощи методов математического прогнозирования, впервые установлена аналитическая зависимость динамических прогностических критериев изменения чувствительности Р. aeruginosa к норфлоксацину, офлоксацину, левофлоксацину, гатифлоксацину. Установлено низкую чувствительность клинических штаммов Р. aeruginosa к норфлоксацину, офлоксацину, левофлоксацину, гатифлоксацину. Определено прогностическое снижение чувствительности к фторхинолонам штаммов синегнойной палочки, которые вызывают инфекционные осложнения про ожоговой болезни, в ближайшем будущем.
Ключевые слова: чувствительность, антимикробные средства, фторхинолоны, Рseudomonas aeruginosa, инфекционные осложнения.
UDC: 577.182:579.841.1
ANALYTIC PROGNOSTICAION OF SENSITIVITY TO FLUOROQUINOLONES IN PSEUDOMONAS AERUGINOSA, ISOLATED FROM BURN PATIENTS
Nazarchuk A. A., Paliy D. V., Osadchuk N. I., Kovalenko I. V., Burkot V. M.
Abstract. In the research, the new data of Pseudomonas aeruginosa clinical strains' sensitivity to fluoroquinolones are presented.
The aim of the research was to carry out analytic prognosis of sensitivity to fluoroquinolones in clinical strains of Рseudomonas aeruginosa, isolated from patients with burns.
Materials and methods. Our research was carried out in the period of 2011-2015 years. There were enrolled 295 patients with hard burn trauma (the 3rd - 4th stage of severity) in who purulent-inflammatory complications happened. All patients with burns were treated in Vinnitsa Regional Clinical Hospital named after N. I. Pirogov according to standard management guidelines. In their treatment, they had antimicrobial administrations (antibiotics, antiseptics). From patients there were isolated 127 clinical strains of Р. aeruginosa (2011 р. - n 27; 2012 р. - n 26; 2013 р. - n 26; 2014 р. - n 23; 2015 р. - n 25). There was studied the sensitivity of Р. aeruginosa clinical strains to such fluoroquinolones as norfloxacin, ofloxacinum, levofloxacin, gatifloxacin. We used by means of standard disc-diffusion method on dense medium and quantitive serial dilution one. The analytical dependence of dynamic prognostic changing criteria of Р. aeruginosa clinical strains' sensitivity to fluoroquinolones was found by means of mathematical prognostication. Prognostic mathematical models were conducted. Authenticity of every model and substantiation of the prognosis of antibiotic sensitivity of Р. aeruginosa were estimated due to determination criteria (r2). "STATISTICA 7"; "Matlab 7.11" programs were used.
Results. Discussion. In the result of the statistical analysis of the data, obtained in research, we found decreasing sensitivity of Р. aeruginosa to norfloxacin, ofloxacinum, levofloxacin, gatifloxacin. The analysis of smoothed data series (2011-2015 years) of Р. aeruginosa sensitivity have shown decreasing exponential tendency of the effectiveness of gatifloxacin agains opportunistic pathogens of P. aeruginosa in patients with burns lower then 30%. The sensitivity to ofloxacinum in Р. aeruginosa strains was found to be reduced the 36 % after last five years. As for norfloxacin and levofloxacin - they had similar tendency but their effectiveness became 17 % lower than five years ago. Mathematical extrapolation of previous normality testified decreasing sensitivity of P. aeruginosa in future even to ofloxacinum lower than 10 % and gatifloxacin lower than 30%.
Conclusion. Obtained formulas of analytical prognosis of sensitivity of Р. aeruginosa, colonizing burn surfaces in patients, proved the decreasing effectiveness of fluoroquinolones in prophylaxis and treatment of infectious complications, caused by this opportunistic pathogen.That is why microbiologicl research at the beginning of management administration of antimicrobials in these patients is of great importance.
Keywords: sensitivity, antimicrobials, fluoroquinolones, Рseudomonas aeruginosa, infectious complications.
Рецензент - проф. Лобань Г. А.
Стаття надшшла 25.02.2016 року
