CC BY
51
УДК: 619:616.981.
UDC: 619:616.981.
ДИНАМИКА ИЗМЕНЕНИЯ АНТИБИОТИКОЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ У ВОЗБУДИТЕЛЕЙ ЗАБОЛЕВАНИЙ МОЛОДНЯКА КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА
Шкиль Николай Николаевич к.в.н., доцент
ГНУ ИЭВС и ДВ Россельхозакадемия, г.Новосибирск, Россия
Изучение динамики чувствительности микроорганизмов показало волнообразный характер изменения в отношении различных антибиотиков с доминированием препаратов аминогикозидного и хинолонового / фторхинолонового рядов
Ключевые слова:
АНТИБИОТИКОЧУВСВТИТЕЛЬНОСТЬ, МИКРООРГАНИЗМ, ТЕЛЯТА, АНТИБИОТИК, АМИНОГЛИКОЗИДЫ, ХИНОЛОНЫ\ФТОРХИНОЛОНЫ, ЭНРОФЛОКСАЦИН
DYNAMIC CHANGES OF ANTIBIOTIC SENSITIVE AGENTS OF DISEASES OF СALFS
Shkil Nicolay Nicolaevich Cand.Vet.Sci., associate professor
Rosselchosacademy, Novosibirsk, Russia
Study of dynamic sensitive of microorganisms shows wave shape change of characters with change of dominance with sensitive aminoglicozids and hinolone \ ftorhinolone groups of drugs
Keywords: ANTIBIOTIC SENSITIVE, MICROORGANISM, CALVES, ANTIBIOTIC, AMINOGLICOSIDS,
HINOLONE\FTORHINOLONE, ENROFLOXACINE
Введение. Респираторные и желудочно-кишечные заболевания полиинфекционной природы телят в ранний постнатальный период остаются основной причиной недополучения ремонтного молодняка в скотоводстве. Падёж от них может достигать от 10 до 35 %
новорожденного поголовья. Установлено также снижение уровня продуктивность животных [5,6].
Основным методом лечения животных остаётся широкое использование антибиотиков с различным спектром действия, в зависимости от чувствительности возбудителя и этиологии заболевания. Это привело к формированию устойчивости микроорганизмов к применяемым антибактериальным препаратам и в целом отрицательно отразилось на эффективности терапии.
Изменение биологических свойств возбудителей инфекционных заболеваний (в том числе и антибиотикочувствительность) осуществляется за счёт передачи информации внутри сообщества микроорганизмов. В
настоящее время выделяют несколько способов передачи информации о биологических свойствах микроорганизмов. Первый - за счёт кольцевой ДНК - плазмиды, второй - посредством химических соединений и ферментных структур микроорганизмов, третий - физический или энергополевой, без непосредственного контакта микроорганизмов [1,3,7,18]. Так, гибнущая от хлорамфеникола культура Vibirio costisola посылает сигнал стимулирующего роста другой культуре [9]. Также, установлен факт повышения резистентности к антибиотикам у Bacillus carbonifillus посылаемой культуры как одного, так и разных видов микробов в условиях разделения испытуемых культур сплошным слоем. Предполагается, что передача сигнала обеспечивается электромагнитными или ультразвуковыми волнами [16,17].
Установлено, что уровень чувствительности микроорганизмов к антибиотикам может быть обусловлен широким кругом химических и лекарственных веществ (гормоны, витамины, минеральные соли, органические и неорганические соединения) [1, 2, 11]. Так, на фоне применения животным тетрациклинов и хлорамфеникола отмечено приобретение устойчивости (мультирезистентности) микроорганизмов не только к этим препаратам, но и к в - лактамам и хинолонам [10]. Установлено, что культивирование E.coli в присутствии апромицина, представителя аминогликозидного ряда в концентрации 18 мкг/мл, вызывает утрату R - плазмиды, отвечающей за резистентность к в -лактамам [2, 14-15, 19].
Изучение закономерностей передачи свойств
антибиотикоустойчивости открывает широкие перспективы управления инфекционным процессом и, как следствие, создаёт предпосылки для повышения эффективности лечения и профилактики инфекционных заболеваний.
Цель исследования - провести анализ динамики изменения чувствительности микроорганизмов к антибиотикам и её закономерностей.
Материалы и методы. Выделение возбудителей инфекционных заболеваний телят осуществляли в течение 2001-2010 гг. ежегодно из хозяйств Новосибирской, Кемеровской, Томской областей и Алтайского края. При исследовании 224 проб от мёртвых, абортированных плодов и телят от 1 дневного до 6 месячного возраста патологический или биологический материал высевали на МПА, среды Эндо, Китта -Тарроцци. Для выделения микоплазм и уреаплазм использовали специальные питательные среды производства НИИПОИ г.Омск. Для индикации выделенных культур посевы из биоматериала от мышей проводили на МПА. Типирование и биохимические свойства выделенных культур изучали по методическим рекомендациям системы СИБ “Новые ускоренные методы индикации патогенных микроорганизмов” (ИМБИО г. Н-Новгород).
Чувствительность микроорганизмов к антибиотикам определяли дискодиффузионным методом [8] с дисками мономицина, тетрациклина, стрептомицина, левомицетина, полимиксина, неомицина, гентамицина, окситетрациклина, амоксиклава, синулокса, левомицетина, кламоксила, апромицина, ампициллина, тилана, канамицина, нетилмицина, бензилпенициллина, энрофлоксацина, ципрофлоксацина, линкомицина, эритромицина, цефуроксима.
Коэффициент резистентности к антибиотикам рассчитывали для каждого изолята по следующей формуле: K = R/N, где К - коэффициент резистентности, R - число антибиотиков, к которым исследуемый изолят резистентен, N — общее количество тестируемых антибиотиков для данного изолята [4].
Результаты исследований. Исследованы 21 (9,4 %) проба от абортировавших и мертвых плодов телят, 71 (31,8 %) - от телят
профилакторного периода, 67 (30,0 %) - от телят от 10 дн. до 1 мес. возраста, 47 (21,0 %) - от 1-3 мес. телят, 18 (8,0 %) - старше 3 мес. В 32 % случаев патогенную микрофлору выделяли от телят с клиническими признаками желудочно-кишечных заболеваний. Респираторный синдром отмечали у 68% телят.
В 54,5 % пробах выделяли бактерий родов Enterococcus и
Streptococcus. Семейство Enterobacteriaceae было представлено микроорганизмами родов Escherichia в 38,0 % пробах патологического материала, Proteus - в 23,2 %, Klebsiella - в 21,4 %, Salmonella - в 5,4 %. Представители рода Pasteurellacaea были выявлены в 4,9 % пробах. Микроорганизмы других родов (Citrobacter, Enterobacter, Clostridium, Listeria, Shigella, Bordetella, Pseudomonas, Staphylococcus, Mycoplasmatalis, Neiseriae) выделяли в 21,4 % случаях. Выделенная микрофлора в 81,5 % случаев обладала патогенностью для белых мышей.
При проведении исследований выявлены наиболее часто встречаемые ассоциации микроорганизмов родов Escherichia, Enterococcus и Streptococcus, что послужило основанием для рассмотрения динамики коэффициента антибиотикоустойчивости (рис.1-2).
1
ю
| 0,6-'"' _
го 0,55-^ — — — — — — — — — _
0,5“ I I I I I I I I I
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
год
□ Streptococcus □ Escherichia
Рис. 1 Динамика коэффициента антибиотикорезистентности микроорганизмов родов Streptococcus и Escherichia.
Проведённые исследования показали волнообразный характер изменения антибиотикочувствительности микроорганизмов родов Streptococcus и Escherichia, причём период спада показателя у одного из родов сопровождается ростом у другого.
1
S 0,95
0 0,9
1
н X 0,85 х 2
* Si 0,8 8. 0,75
-Я- °
n s 0,7
о н
^ о
ю
0,65
0,6
0,55
0,5
2001
2002 2003
2004
2005 2006
год
2007 2008 2009 2010
□ Salmonella
□ Proteus
□ Klebsiella
Рис. 2 Динамика коэффициента антибиотикорезистентности микроорганизмов родов
Salmonella, Klebsiella и Proteus.
Среднее значения коэффициента антибитикоустойчивости у микроорганизмов в течение 2001 - 2010 гг. отмечали у микроорганизмов рода Proteus - 0,91 + 0,03, Streptococcus - 0,89 + 0,02, Escherichia - 0,87 + 0,05, Salmonella. - 0,86 + 0,04, Klebsiella - 0,84 + 0,05.
Результаты исследований показали, что
чувствительность выявлена к
хинолонового/фторхинолонового (энрофлоксацин,
ципрофлоксацин) и аминогикозидного (гентамицин неомицин, нетилмицин) рядов. При анализе динамики изменения чувствительности возбудителей инфекционных заболеваний телят выявлены общие закономерности для всех изучаемых родов микроорганизмов, а именно волновой характер изменчивости показателя. Отмечено, что повышенная чувствительность к определённому ряду
наибольшая
антибиотикам
офлоксацин,
левомицетин,
антибиотика соответствует снижению аналогичного показателя в этот же год, при этом смена повышенной чувствительности в течение нескольких лет сменяется понижением показателя в течении ряда последующих лет (рис. 2 - 7). Так, 2001г. характеризовался высокой чувствительностью микрофлоры к препаратам аминогликозидного ряда, однако с 2002 по 2005-2006гг. отмечен стабильным рост показателя к препаратам хинолонового/фторхинолонового ряда, с последующим снижением к 2010г. Также установлено, что степень проявления этой закономерности у разных родов микрофлоры неодинаковая.
В группе микроорганизмов (род Proteus, Escherichia, Salmonella), которые чаще выделялись при заболеваниях желудочно-кишечного тракта телят, отмечены характерные изменения (рис.3-5). В 2001г. в группе родов Proteus, Escherichia и Salmonella установлена высокая чувствительность к аминогликозидам у 27,1, 50,0 и 75,0 % выделенных изолятов
соответственно.
Последующие годы характеризуются резким ростом показателя к препаратам хинолонового/фторхинолонового ряда с максимальными значениями в 2005 и 2006 гг. у рода Proteus 80,0 и 100,0 % и рода Escherichia 62,5 и 66,0 % соответственно. Однако в 2007г. эти показатели выравниваются с препаратами аминогликозидного ряда, а в течение 2009 и 2010 гг. отмечается к ним максимальная чувствительность из всего спектра изучаемых антибактериальных препаратов. В 2009 г. у микроорганизмов рода Proteus и Escherichia отмечен максимальный показатель к аминогликозидам у 33,3 и 50,0 % при полной устойчивости к
антибиотикам хинолонового/фторхинолонового ряда. В течение 10 лет мониторинга чувствительности микроорганизмов рода Proteus к антибиотикам аминогликозидного и хинолонового/фторхинолонового ряда составила - 18,1 ± 11,3 и 38,9 ± 25,3 % соответственно.
1GG
BG
6G
4G
ШИ
И
НЕ
2GG1 2GG2 2GG3 2GG4 2GG5 2GG6 2GG7 2GGB 2GG9 2G1G
год
□ хинолоны/фторхинолоны □ аминогликозиды
Рис. 3 Динамика чувствительности микроорганизмов рода Proteus к антибиотикам
Средняя чувствительность в период диагностических исследований у микроорганизмов рода Escherichia к антибиотикам аминогликозидного и хинолонового/фторхинолонового ряда составила - 33,1 + 13,5 %, 29,4 +
18,0 % соответственно.
s 7G
У 6G
S 5G
! 4G
S 3G ё 2G | 1G ^ G
I т-1
с. ІГ L - р £=7| 4
2GG1 2GG2 2GG3 2GG4 2GG5 2GG6 2GG7 2GGB 2GG9 2G1G
год
□ хинолоны/фторхинолоны □ аминогликозиды
Рис.4 Динамика чувствительности микроорганизмов рода Escherichia к антибиотикам
Динамика изменения антибиоткочувствительности у микроорганизмов рода Salmonella отличается отсутствием резких колебаний показателя в течении 2002-2010 гг. наблюдения. Уровень чувствительности к препаратам аминогликозидного ряда в период его доминирования у микроорганизмов рода Salmonella был выше аналогичного показателя к препаратам хинолонового/фторхинолонового ряда. Так, в 2001 г. он составлял - 75,0 %, в 2006 - 43,0 , в 2007 - 59,0 , в
2008 - 57,0 , в 2009 - 57,6, в 2010 - 46,0 %. Чувствительность к хинолонового/фторхинолоновому ряду в 2002 - 2005 гг. варьировала от
40,0 - 48,18 %. Средняя чувствительность в период диагностических исследований у микроорганизмов рода Salmonella к антибиотикам аминогликозидного и хинолонового/фторхинолонового ряда составила -41,4 + 18,0 и 36,5 + 8,1 % соответственно.
80
70
60
50
40
30
20
К н о
о к
Я
ч 0) н а я н
а
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
год
□ хинолоны/фторхинолоны □ аминогликозиды
Рис.5 Динамика чувствительности микроорганизмов рода Salmonella к антибиотикам
Изучение изменения чувствительности у микроорганизмов родов Enterococcus, Streptococcus и Klebsiella выделенных преимущественно при заболеваниях респираторного тракта на протяжении периода наблюдения не показал абсолютного превалирования антибиотиков одного из рядов (67).
Наибольшую чувствительность микроорганизмов родов Enterococcus и Streptococcus к препаратам хинолонового/фторхинолонового ряда отмечали в 2002 - 2005 гг. с последующим снижением в 2006 - 2010гг. Период роста чувствительности микроорганизмов к препаратам аминогликозидного ряда в 2001, 2007 - 2010 гг. характеризуется более выраженным доминированием над препаратами
хинолонового/фторхинолонового ряда. Так, в период 2001г., 2006 - 2010 гг. показатель чувствительности составлял - 34,6; 28,5; 42,86; 34,21; 31,25; 46,15 % соответственно. Средняя чувствительность в период
диагностических исследований у микроорганизмов рода Enterococcus и Streptococcus к антибиотикам аминогликозидного и хинолонового/фторхинолонового ряда составила - 33,15 + 6,8 и 23,8 + 12,8 % соответственно.
60Г
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
год
□ хинолоны/фторхинолоны □ аминогликозиды
Рис. 6 Динамика чувствительности микроорганизмов родов Enterococcus и
Streptococcus к антибиотикам
Чувствительность микроорганизмов рода Klebsiella характеризуется более быстрым изменением показателя чувствительности от хинолонового/фторхинолонового ряда, который наблюдали в 2002 - 2003 гг., с периодом одинаковой чувствительности с препаратами аминогликозидного ряда в 2004 - 2005 гг., к росту показателя к аминогликазидному ряду в 2006 - 2010 гг. (рис.7). Кроме того, род Klebsiella характеризуется наименьшей чувствительностью к антибиотикам сопоставляемых рядов, максимальное значение, которого установлено в 2006г. - у 31,25 % выделенных изолятов к препаратам аминогликозидного ряда.
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
год
□ хинолоны/фторхинолоны □ аминогликозиды
Рис. 7 Динамика чувствительности микроорганизмов рода Klebsiella к антибиотикам
Средняя чувствительность в период диагностических исследований у микроорганизмов рода Klebsiella к антибиотикам аминогликозидного и хинолонового/фторхинолонового ряда составила - 21,6 + 4,5 и 17,6 + 5,9 % соответственно.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. Результаты диагностических исследований чувствительности
микроорганизмов родов Escherichia, Salmonella, Proteus, Klebsiella, Enterococcus и Streptococcus к антибиотикам аминогликозидного и хинолонового/фторхинолонового рядов показали, что чаще всего рост показателя в одной группе препаратов сопровождается
падением этого показателя в другой группе препаратов.
2. Наиболее резкие изменения показателей антибиотикоустойчивости с
наличием абсолютных значений, отмечены у микроорганизмов рода Escherichia, что видимо, связано с наиболее развитым механизмом формирования резистентности, как способа адаптации (ген micF вызывает положительную модуляцию транскрипции, продукт
которого, антисмысловая РНК, ингибирует синтез пориновых белков на уровне трансляции положительно воздействуя на содержание в клетках фактора множественной стрессорной устойчивости o5) к фторхинолонам [11, 12] в 2008 - 2010 гг.
3. Микроорганизмы рода Salmonella показали более высокий уровень чувствительности к препаратам аминогликозидного ряда и доминировали по аналогичному показателю над препаратами хинолонового/фторхинолонового ряда. Так, в 2001 г. он составлял -
75,0 %, в 2006 - 43,0, в 2007 - 59,0, в 2008 - 57,0, в 2009 - 57,6, в 2010 - 46,0 %. Чувствительность к хинолонового/фторхинолоновому ряду в 2002 - 2005 гг. варьировала от 40,0 до 48,18 %.
4. Выявлена наиболее выраженная устойчивость микроорганизмов родов Enterococcus и Streptococcus к препаратам хинолонового/фторхинолонового ряда в сравнении с антибиотиками аминогликозидной группы, которую обеспечивают соответствующие области генов gyrA, gyrB, parC и parE, определяющими устойчивость к хинолонам (QRDR - quinolone resistance determining region) [13].
5. Результаты диагностических исследований в течение 2001-2010 гг. чувствительности к антибиотикам микроорганизмов родов Escherichia, Salmonella, Klebsiella, Enterococcus и Streptococcus показали максимальную чувствительность к антибиотикам аминогликозидного ряда, который варьировал от 33,1 ± 13,5 %, 41,4 ± 18,0, 21,6 ± 4,5, 33,1 ± 6,8 % соответственно. Наименьший показатель чувствительности к этому ряду установили у микроорганизмов рода Proteus - 18,1 ± 11,3 %.
6. Оценка динамики коэффициента антибиотикорезистентности микроорганизмов показала его определённую связь между ростом и падением показателя чувствительности к препаратам аминогликозидной и хинолонового/фторхинолонового групп. Так, наименьший показатель коэффициента у всех изучаемых микроорганизмов отмечен в 2006 - 2008 гг., что соответствует моменту снижения чувствительности к препаратам
хинолонового/фторхинолонового ряда и ростом этого показателя к антибиотикам аминоглигозидной группы.
7. Уровень и коэффициент антибиотикочувствительности отражают общий уровень «агрессивности» возбудителей и характеризуют патогенный потенциал микроорганизмов. Изучение уровня
коэффициента антибиотикорезистентности показало, что наибольшим показателем обладали микроорганизмы рода Proteus 0,91 ± 0,03, а наименьшим рода Klebsiella - 0,84 ± 0,05, что совпадает с общей чувствительностью этих микроорганизмов к изучаемым антибиотикам (от 0 - 100,0 % и 4,17 - 31,25 %) соответственно.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бухарин О.В. Проблема персистенции патогенов в инфектологии / О.В. Бухарин // ЖМЭИ. - № 4. - 2006. - С. 4 - 8.
2. Волчанская О. А. Апромицин и проблема плазмидной резистентности бактерий / О. А. Волчанская, О.П. Татарчук // Российский ветеринарный журнал.- № 1.2006 г. - С. 8 - 9.
3. Габидулина З.Г. Характеристика свойств определяющих персистенцию моно- и ассоциированных культур условно патогенных энтеробактерий / З.Г. Габидулина, Ю.З. Габидулин, А. А. Ахтариева // ЖМЭИ.-№4. - 2006. - С. 62 - 64.
4. Гостев В.В. Антибиотикорезистентность микрофлоры ран открытых переломов (II сообщение) / В.В. Гостев, З.С. Науменко, И.И. Мартель // Травматология и ортопедия России. - №1(55), - 2010. - С. 33 - 37.
5. Джупина С.И. Этиология и профилактика массовых желудочно-кишечных болезней телят / С.И. Джупина // Ветеринарная патология. 2003. № 2. С. 28-30.
6. Сидоров М. А. Иммунный статус и инфекционные болезни новорожденных телят и поросят / М. А. Сидоров, Ю.Н. Федоров, О.М. Савич // Ветеринария. 2006. № 11. С. 3-5.
7. Карасевич Ю.Н. Экспериментальная адаптация микроорганизмов М., «Наука», 1975 г., - 179с.
8. Методы бактериологического исследования в клинической микробиологии / Методические рекомендации (утв. Минздравом СССР от 17.01.1983).
9. Николаев Ю.А. Диктантные взаимодействия между клетками бактерий // Микробиология. 1992. Т. 61. №6. С.1066 - 1071.
10. Сидоренко С.В. Механизмы резистентности микроорганизмов / БИО, - М.: - № 5 (56), - 2005. - С. 2 - 4.
11. Ткаченко А.Г. Роль полиаминов в формировании множественной антибиотикочувствительности Е.соН в условиях стрессорных воздействий / А.Г.
Ткаченко, О.Н. Пожидаева, М.С. Шумков // Биохимия. - 2006. - № 9 (Т.71). - С. 1287 - 1297.
12. Решедько Г.К. Аминогликозиды: перспективы клинического использования в стационарах России / Г.К. Решедько // Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. - 2008. - № 3 (Т.10). - С. 260 - 270.
13. Федорчук В.В. Роль мутаций в ДНК-гиразе и топоизомеразе IV в устойчивости Streptococcus pneumoniae к фторхинолонам / В.В. Федорчук, С.А. Грудинина, Л.А. Кротова, Е.А. Черкашин, С.В. Сидоренко, В.И. Тишков // Вестник Московского университета. Серия 2: Химия. - 2002. - № 6 (43) . - С. 349 - 352.
14. DeNap J.C., Thomas J.R., Musk D.J., Hergenrothor P.J. Combating drag-resistant bacteria: small molecule mimics of plasmid incompatibility as antiplasmid compounds/ J. Am. Chem. Soc., 2004, 126, 47, - P. 15402-15404.
15. Gomes-Lus R. Evolution of bacterial resistance to antibiotic during the last decades / Int. Microbiol. , 1998, №1, P. 279-284.
16. Matsuhash M., Pancrushina A.N., Endoh K. et.al. Bacillus carbonifillus cells respond to growth-promoting physical signals from cells of gomologus and heterologus bacteria // J.Gen.Appl.Microbiol. 1996. V.42. P.315-32.
17. Matsuhash M. et.al. Cellular signals regulating antibiotics sensitivities of bacteria // Microbiol. Drag Res. 1996. V.2 N.1 P.91-93.
18. Montagnier L. Electromagnetic signals are produced by aqueous nanostructures derived from bacterial DNA sequences / L. Montagnier, J. Aissa, S. Ferris // Interdiscip Sci Comput Life Sci (2009) 1: 81-90.
19. Rice L.B., Bonomo R.A. Genetic and biochemical mechanisms of bacterial resistance to antimicrobial agents/ In Lorian V. Antibiotics in laboratory medicine. Wiliams&Wikins, NY, 1996, P.453-501.
