CC BY
45
Экспериментальная биология и медицина УДК 579:575.17+616-0,97:615.37
ДИНАМИКА СТРУКТУРЫ ПОПУЛЯЦИЙ ВОЗБУДИТЕЛЕЙ СМЕШАННОЙ ИНФЕКЦИИ ОЖОГОВОЙ ТРАВМЫ В УСЛОВИЯХ ИММУНОДЕФИЦИТА И ПОСЛЕ ПРИМЕНЕНИЯ ИММУНОМОДУЛЯТОРОВ (ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ)
© Шаталова Е.В., Бельский В.В., Шеховцова О.В.
Кафедра микробиологии, вирусологии, иммунологии Курского государственного медицинского университета, Курск; Центр гигиены и эпидемиологии Курской области, Курск
E-mail: main@kgmu.kursknet.ru
На популяционном уровне (100 колоний каждого штамма) изучена динамика изменений структуры популяций возбудителей смешанной инфекции ожоговой травмы по клинически значимым признакам (антибиотикоустойчивость и вирулентность).
В условиях иммунодефицита организма, обусловленного ожоговой травмой, в популяциях возбудителей (синегнойная и кишечная палочки, стафилококк) наблюдается увеличение числа особей (клонов) с признаками антибиотикоустойчивости и вирулентности. В результате создаются условия для формирования госпитальных штаммов с множественной лекарственной устойчивостью и повышенной вирулентностью.
После применения иммуномодуляторов в динамике инфекционного процесса изменения в структуре популяций возбудителей имеют прямо противоположное направление, т.е. наблюдается снижение числа антибиотикорезистентных и вирулентных особей.
Ключевые слова: смешанные инфекции, структура популяции возбудителей, иммунокоррекция
THE DYNAMICS OF MIXED INFECTION PATHOGENS POPULATION OF BURN INJURIES IN IMMUNODEFICIENCY AND AFTER APPLICATION OF IMMUNOMODULATORS
(EXPERIMENTAL RESEARCH)
Shatalova E.V., Belskiy V.V., Shehovtsova O.V.
Department of Microbiology, Virology, Immunology of the Kursk State Medical University, Kursk Kursk Region Centre of Hygiene & Epidemiology, Kursk
At the population level (100 colonies of each strain) was studied the dynamics of changes in population structure of burn injuries with mixed infection pathogens according to clinically relevant characteristics (antibiotic resistance and virulence).
In the immunodeficient organism characterizing by burn injury in populations of pathogens (blue pus and E. coli, staphylococcus) increasing number of clones with signs of antibiotic resistance and virulence are detected. As a result, the conditions for the formation of hospital strains of multidrug-resistant and high virulence are created.
After application of immunomodulators in the dynamics of the process the changes in the structure of pathogens population have directly pro-opposite direction, decreasing the number of antibiotic-resistant and virulent microbes.
Key words: mixed infections, the population structure of pathogens, immunocorrection.
Частота смешанных госпитальных инфекций на сегодняшний день не имеет тенденции к снижению, поэтому проблема их профилактики и лечения продолжает оставаться актуальной.
В различных стационарах на долю смешанных инфекций приходится от 50% до 75% [1]. В последние годы наблюдается тенденция к возрастанию удельного веса смешанных инфекций, прежде всего в хирурги-
ческих стационарах, у больных с ожоговой травмой [3]. Ведущая роль в этиологии смешанных инфекций принадлежит условнопатогенным микроорганизмам (стафилококки, псевдомонады, кишечная палочка), из которых в условиях стационара формируются госпитальные штаммы, обладающие повышенной вирулентностью и множественной лекарственной устойчивостью [2].
При ожоговой травме наблюдается значительное снижение функции механизмов антиинфекционной защиты организма, что создает условия для селекции возбудителей с повышенной вирулентностью, а на фоне антибактериальной терапии - и с множественной лекарственной устойчивостью [5].
В этой связи представляет интерес проследить динамику изменения структуры популяций по указанным признакам в ходе инфекционного процесса, что позволит проводить своевременную коррекцию лечебных мероприятий. Однако необходимо учитывать, что изменение свойств возбудителей в динамике можно проследить только на популяционном уровне (не менее 100 колоний каждого штамма), поскольку популяции микроорганизмов всегда неоднородны по биологическим свойствам и изучение только отдельных штаммов не отражает истинное состояние популяции.
По данным литературы [3, 6], развитие инфекционного процесса в ране значительно усугубляет иммунологическую недостаточность, а следовательно, снижается эффективность лечебных мероприятий. Поэтому приоритетное значение в лечении таких больных приобретает разработка способов повышения антиинфекционной защиты организма у больных с инфицированной ожоговой травмой путем использования в комплексной терапии препаратов, усиливающих иммунную защиту - иммуномодуляторов [4].
Целью настоящей работы явилось изучение динамики изменений структуры популяции возбудителей смешанной инфекции по признакам вирулентности и лекарственной устойчивости в условиях иммунодефицита организма и под влиянием иммуномодуляторов.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Эксперименты выполнены на мышах линии СВА и крысах Вистар. Ожог III В степени, площадью около 30% поверхности тела получали под легким эфирным наркозом на депиллированном участке кожи спины животного с помощью устройства, поддерживающего температуру обжигающей поверхности 100°С при экспозиции 8 сек. [5].
Через сутки после ожога рану инфицировали смесью суточных бульонных культур, наиболее часто встречающихся возбудите-лей-ассоциантов смешанных инфекций ожоговой травмы: синегнойная палочка, стафилококк, кишечная палочка. Культуры перечисленных видов микроорганизмов были выделены от больных с ожоговой травмой и обладали множественной лекарственной устойчивостью к антибиотикам. Популяции микробов из инфицированной ожоговой раны получали путем отпечатков с поверхности раны стерильными бархатными штампами на поверхность плотных питательных сред, элективных для каждого вида. Из полученных посевов отбирали по 100 типичных колоний для последующего изучения структуры популяций по признакам лекарственной устойчивости к антибиотикам и вирулентности (гемолитическая, протеоли-тическая и антилизоцимная активность). В опытах использовали антибиотики, к которым изучаемые микроорганизмы обладают природной чувствительностью.
Структуру популяций изучали у животных, не получавших иммуномодуляторы (на 14-е сутки после инфицирования раны), а также по истечении 7 и 14 суток с момента инфицирования и применения иммуномодуляторов.
Статистическая обработка результатов проводилась с помощью критериев Стью-дента и Вилкоксона - Манна - Уитни.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
После изучения клональной структуры (100 колоний каждого штамма) популяций возбудителей смешанных инфекций (синегнойная и кишечная палочки, стафилококк) было установлено, что в составе популяций всех изученных штаммов, которые при определении антибиотикочувствительности методом стандартных дисков были отнесены к устойчивым, резистентные особи (клоны) составляли от 50,2% до 82,0% (табл. 1).
Следовательно, в обычных условиях бактериологического исследования, когда для выделения чистой культуры возбудителя, после посева материала от больного, отбирается одна-две колонии, полученные
штаммы при определении чувствительности к антибиотику могут оказаться как чувствительными, так и резистентными. Это будет зависеть от случайной выборки колонии (клона) из состава всей многочисленной популяции, имеющейся в организме.
При анализе данных, представленных в табл. 1, прослеживается статистически достоверное изменение структуры популяции всех изученных видов микроорганизмов в сторону увеличения числа особей, резистентных к антибиотикам. Причем следует отметить, что нарастание числа антибиотикорезистентных особей в популяциях культур происходило при отсутствии селективного давления антибиотиков, так как лечение животных антибиотиками не проводилось.
Кроме того, в динамике инфекционного процесса было установлено также достоверное увеличение в популяциях возбудителей числа особей, обладающих признаками вирулентности: гемолиз от 75,2% у кишечных палочек до 100,0% в популяциях стафилококка и псевдомонад; протеолитическая активность - 100,0% у псевдомонад; антилизо-цимной активностью на 14-е сутки после
инфицирования обладали 70,1%±1,7 и 80,0% ± 2,6 колоний в популяциях кишечной палочки и псевдомонад соответственно (табл. 1). То есть, можно констатировать, что к концу эксперимента из популяций микроорганизмов элиминировались маловирулентные особи и в большинстве случаев они становятся однородными, т.е. полностью состоящими из высоковирулентных и устойчивых к антибиотикам клонов.
Обращает на себя внимание следующий факт: наиболее существенные сдвиги в
направлении увеличения числа резистентных к антибиотикам и вирулентных особей наблюдались в популяциях синегнойной палочки. Ранее нами установлено [5], что псевдомонады обладают выраженной антагонистической активностью по отношению к стафилококкам и кишечным палочкам. В эксперименте на животных после инфицирования ожоговой раны смесью культур синегнойной палочки со стафилококками или кишечными палочками уже на 8-12-е сутки из раны выделялись только синегнойные палочки.
Таблица 2
Динамика структуры популяции изучаемых штаммов микроорганизмов после применения иммуномодуляторов
Признак % особей в популяции (из 100 изученных колоний)
Синегнойной палочки Стафилококка
Нелече- ные животные Получавшие иммуно- модуляторы Р признак Нелеченые животные Получавшие иммуномо- дуляторы Р
Устойчивость к: карбенициллину 95,0 70,0 <0,01 Устойчивость к: карбенициллину 76,0 50,0 <0,01
стрептомицину 96,0 72,0 <0,01 стрептомицину 84,0 81.0 -
канамицину 96,0 72,0 <0,01 пенициллину 75,0 50,0 <0,01
полимиксину 10,0 5,0 <0,05 тетрациклину 83,0 82,0 -
Гемолиз 100,0 80,0 <0,01 Гемолиз 100,0 80,0 <0,01
Протеолиз 100,0 60,0 <0,01 - - - -
Антилизоцимная активность 80,0 40,0 <0,01 - - - -
Примечание: достоверность различий с данными нелеченых животных.
Следовательно, именно этот ассоци-ант с наиболее выраженными клинически значимыми признаками будет определять в дальнейшем клиническое течение и исход инфекционного процесса.
С большой долей вероятности можно предположить, что и в условиях клиники у больных с микст-инфекцией ожоговой раны может иметь место такая же неблагоприятная ситуация.
В следующей серии опытов через сутки после воспроизведения ожога и инфицирования раны животным в качестве иммуномодуляторов вводили лидокаин и тактивин. При выборе указанных препаратов мы исходили из того, что по данным литературы [4, 5] лидокаин способствует восстановлению нарушенной в результате ожоговой травмы функции клеточных мембран, а тактивин стимулирует активность фагоцитов и клеточного звена иммунитета.
Применение иммуномодуляторов (табл. 2) способствовало значительному, статистически достоверному снижению числа особей в составе популяций возбудителей, обладающих клинически значимыми признаками (вирулентность, лекарственная устойчивость). Следовательно, есть основания предположить, что результатом этих изменений будет снижение клинических проявлений инфекционного процесса и повышение эффективности антибактериальной терапии.
Популяции возбудителей микст-инфекций гетерогенны по признакам вирулентности и устойчивости к антибиотикам.
В организме с выраженным иммунодефицитом, обусловленным ожоговой
травмой и инфекционным процессом, в ходе инфекции в популяциях микроорганизмов наблюдается увеличение числа особей с признаками вирулентности и лекарственной устойчивости.
Введение тактивина и лидокаина в ор-гананизм животных с ожоговой травмой и микст-инфекцией способствует элиминации из состава популяций вирулентных и лекарственноустойчивых особей.
ЛИТЕРАТУРА
1. Жабина М.И. Таксонометрический спектр возбудителей смешанных инфекций в клинике и принципы антибактериальной терапии // Антибиотики и химиотерапия. -1990. - № 9. - С. 14-17.
2. Крапивина И.В., Галеева Е.В., Вешуто-ва Н.С. и.др. Эпидемиология резистентности грамотрицательных микроорганизмов возбудителей нозокомиальных инфекций в ОРИТ и хирургических отделениях стационара // Антибиотики и химиотерапия. -2006. - Т. 51, № 7. - С. 9-14.
3. Мэйхолл К.Г. Хирургические инфекции и инфекционные осложнения после ожогов // Внутрибольничные инфекции / Под ред. В.П. Венцела. - М., 1990. - С. 259-339.
4. Хаитов P.M., Пинегин Б.В. Иммуномодуляторы: механизмы действия и клиническое применение // Иммунология. - 2003. -Т. 24, № 4. - С. 196-202.
5. Шаталова Е.В., Бельский В.В. Смешанные инфекции ожоговой травмы. - Курск., 1998. - 92 с.
6. Яковлев В.П., Яковлев С.В. Клиниколабораторное обоснование назначения це-фоперазон/сульбактама больным с тяжелыми госпитальными инфекциями // Инфекции и антимикробная терапия. - 2003. -№ 5. - С. 3-7.
