CC BY
54
Чуенко Э.А.*, Усвяцов Б.Я.**
‘Институт клеточного и внутриклеточного симбиоза УрО РАН, г. Оренбург ‘‘Оренбургская государственная медицинская академия, г. Оренбург
ХАРАКТЕРИСТИКА АНТИКАРНОЗИНОВОЙ АКТИВНОСТИ РАЗНЫХ ВИДОВ СТАФИЛОКОККОВ
Изучена антикарнозиновая активность (АкрА) патогенных и условно-патогенных стафилококков, выделенных со слизистой оболочки носа здоровых людей и бактерионосителей. Установлено, что степень выраженности и частота АкрА зависит от видовой принадлежности микроорганизмов и источника выделения. В группе условно-патогенных стафилококков выявлена прямая связь АкрА с факторами колонизации и персистенции, но обратная зависимость с факторами вирулентности. У патогенного вида S. aureus определяется прямая зависимость между экспрессией АкрА и частотой встречаемости факторов колонизации, персистенции и вирулентности.
Ключевые слова: стафилококки, антикарнозиновая активность, факторы патогенности.
Введение
Стафилококки являются этиологическим фактором возникновения инфекционного процесса. Трудности лечения и профилактики стафилококковых инфекций связаны с наличием различных факторов персистенции у этих микроорганизмов [6]. Бактериальная клетка располагает секретируемыми факторами, направленными на инактивацию механизмов иммунитета хозяина: антилизоцимная, антиимму-ноглобулиновая, антиинтерфероновая, анти-комплементарная активности [4]. Большой интерес представляют появившиеся сведения об инактивации стафилококками гистидинового дипептида-карнозина (Р-аланил-Ь-гистидин) [8]. Наибольшее содержание карнозина наблюдается в обонятельном эпителии носовой полости [13].
К настоящему времени установлены важные биологические функции, выполняемые этим природным дипептидом, такие как анти-оксидантные свойства, направленные на подавление свободно радикальных реакций, противоаллергическое, антистрессорное, противо-ишемическое действие [3]. Также обнаружена антибактериальная активность карнозина [12]. О.Л. Чернова установила, что микроорганизмы обладают АкрА, являющейся одним из механизмов персистенции бактерий в эпителиальных клетках слизистой носа [11]. Описана местная реакция тканей организма в ответ на воздействие микроорганизмов, отличающихся по антикарнозиновому признаку [10].
Вместе с тем недостаточно изучены характеристики АкрА среди стафилококков и роль этого признака в микробной экологии.
Целью настоящей работы явилось изучение частоты распространения АкрА у разных видов стафилококков, связь АкрА с другими факторами патогенности (ФП) стафилококков, обитающих на слизистой оболочке носа в норме и при бактерионосительстве.
Материалы и методы
В работе использован 261 штамм стафилококков: S.aureus (n = 36), S.epidermidis (n = 114), S.hylosus (n = 26), S.cohnii (n = 18), S.hominis (n = 30), S.capitis (n = 14), S.warneri (n = 11), S.haеmolyticus (n = 12). Штаммы стафилококков были выделены со слизистой оболочки носовых ходов здоровых лиц (неноси-телей) и бактерионосителей. Было обследовано 150 человек, выявлено 78 бактерионосителей. Взятие исследуемого материала проводили из передних отделов носа стерильным ватным тампоном. Исследуемый материал засевали на чашки с желточно-солевым агаром и инкубировали при 37°С в течение 24-48 часов. Для выделения чистых культур отдельные колонии рассевались на скошенный агар. Идентификацию микроорганизмов проводили по морфологическим, культуральным и биохимическим свойствам с использованием системы STAPHYtest фирмы «Lachema» (Чехия). Лецитовителлазная (ЛецА), гемолитическая (ГА) активности определялись по общепринятым методикам [2]. Лизоцимная (ЛА) и антилизоцимная (АЛА) активности оценивались по известным тестам [7]. АкрА изучалась по ранее разработанной методике [9]. В работе использовали карнозин фирмы «Sigma».
Статистическую обработку полученных данных проводили с использованием критерия Стьюдента [1].
Результаты
Изучение распространенности АкрА среди стафилококков показало, что более 50% этих микроорганизмов обладали АкрА (от 57% до 84%), средний уровень АкрА колебался от 1,3 мг/мл до 2,4 мг/мл. (таблица 1).
Из исследованных 261 штаммов стафилококков карнозин инактивировался в 75,8% случаев. Средний уровень АкрА составил 1,8 мг/ мл. Высокая частота АкрА обнаружена у следующих видов стафилококков: S.epidermidis -84,2%, S.aureus - 80,5%, S.hominis - 80%, S.hylosus
- 77%, S.haеmolyticus - 75%. АкрА реже обладали виды: S.cohnii - 66,7%, S.capitis - 58%. АкрА не была обнаружена у S.warneri.
От бактерионосителей чаще, чем от здоровых лиц, выделялись штаммы с АкрА. У бактерионосителей от 63% до 91% штаммов выделялись с АкрА, тогда как у здоровых лиц - от 16% до 76% штаммов с АкрА.
Сравнительный анализ распространения АкрА среди разных видов стафилококков с учетом источника выделения (таблица 2), показал, что от бактерионосителей чаще, чем от здоровых лиц, выделяли штаммы с АкрА у следующих видов стафилококков: S.epidermidis (91,3% против76%), S.cohnii (71,4 против 63,6%), S.hylosus (84,2% против 57,1%), S.hominis (86,9% против 57,1%), S.haеmolyticus (88,8% против 22,3%). S.aureus выделялся только от бактерионосителей и в 80,5% случаев инактивировал карнозин. S.capitis выявлен только от здоровых лиц и в 57,0% случаев характеризовался АкрА. Связь между экспрессией АкрА и распространенностью ФП представлена в таблице 3. Как видно из табл. 3 в группе условно-патогенных стафилококков установлена прямая связь между экспрессией АкрА и частотой экспрессии АЛА, ЛА. Среди штаммов стафилококков с АкрА распространенность АЛА составила от 70% до 88,8%, ЛА -от 50% до 73,8%. Среди штаммов, необладающих АкрА, частота экспрессии АЛА от 57,1% до 66,6%, ЛА - от 33,3% до 54,5%. У вида S.aureus наблюдается прямая зависимость экс-
прессии АкрА и ЛецА. Штаммы с АкрА обладали ЛецА в 86,2% случаев. Штаммы без АкрА
- в 71,4% случаев. Наблюдается обратная корреляция экспрессии АкрА с частотой проявления Г А среди условно-патогенных видов стафилококков: S.epidermidis, S.hominis. Распространенность ГА среди этих видов стафилококков с АкрА от 16,6% до 45,4%, штаммы без АкрА от 25% до 61,2%. Исключение составляет S.haеmolyticus, у которого частота ГА среди штаммов с наличием и отсутствием АкрА составляет 100%.
В отличие от условно-патогенных видов у патогенного вида S.aureus наблюдается прямая зависимость между экспрессией АкрА и частотой проявления ГА. Среди штаммов S.aureus, инактивирующих карнозин, распространенность ГА составила 79,3%, штаммы S.aureus без АкрА обладали ГА в 57,1% случаев.
Обсуждение
Проведенные исследования показали, что частота и степень выраженности АкрА зависит от источника выделения и видовой принадлежности микроорганизмов. Высокий процент распространения был выявлен у штаммов, выделенных от бактерионосителей.
В группе условно-патогенных стафилококков (за исключением S.haеmolyticus) наблюдается прямая зависимость между экспрессией АкрА и частотой распространения факторов персистенции и колонизации (АЛА, ЛА), но одновременно выявлена обратная зависимость между экспрессией АкрА и частотой выявле-
Таблица 1. Распространение АкрА среди разных видов стафилококков
Таксоны Всего штаммов Из них % АкрА Средний уровень АкрА в мг/мл
S. aureus 36 80,5±1,1 2,3±0,3
S. epidermidis 114 84,2±0,3 1,5±0,2
S. hylosus 26 77±1,6 2,4±0,3
S. cohnii 18 66,7±2,6 1,4±0,4
S. hominis 30 80±1,3 2,2±0,2
S. capitis 14 57±3,5 1,3±0,3
S. warneri 11 - -
S. hаemolyticus 12 75±3,6 1,5±0,4
Всего 261 75,8±0,16 1,8±0,2
ния ГА. S.haеmolyticus обладает достаточно сложно организованным мембраноповреждающим комплексом трехкомпонентного гемолизина [14] и возможно этим объясняется у данного вида стафилококков прямая связь между проявлением АкрА и ГА. Что касается патогенного вида S.aureus, выявлена прямая зависимость между АкрА и частотой экспрессии факторов персистенции, колонизации и вирулентности: АЛА, ЛА, ГА, ЛецА. Данное
явление, по-видимому, можно объяснить тем, что для нормальной микрофлоры АкрА является фактором персистенции, помогающим колонизации биотопа и созданию устойчивого эубиоза [5]. Тогда как АкрА патогенного вида Б.аигеш коррелирует не только с факторами персистенции и колонизации, но с фактором вирулентности, что способствует формированию бактерионосительства, как формы инфекционного процесса.
Список использованной литературы:
1. Ашмарин И.П. Статистические методы в микробиологических исследования / И.П. Ашмарин, А.А. Воробьев. - Л., 1962. - 179с.
2. Биргер М.О. Справочник по микробиологическим и вирусологическим исследованиям /М.О. Биргер. - М., 1982. - 254с.
3. Болдырев А.А. Карнозин (биологическое значение и возможности применения в медицине) /А.А. Болдырев. - Москва: Изд-во московского университета, 1988. - 319с.
4. Бухарин О.В. Персистенция патогенных бактерий /О.В. Бухарин. - М.: Медицина; Екатеринбург: УрО РАН, 1999. -366с.
5. Бухарин О.В. Бактерионосительство (медико-экологический аспект) /О.В. Бухарин, Б.Я. Усвяцов. - Екатеринбург: УрО РАН, 1996. - 206с.
6. Бухарин О.В. Биология патогенных кокков /О.В. Бухарин, Б.Я. Усвяцов, О.Л. Карташова - М.: Медицина; Екатеринбург: УрО РАН, 2002. - 281с.
7. Бухарин О.В.Метод определения антилизоцимной активности микроорганизмов /О.В. Бухарин, Б.Я.Усвяцов, А.П. Малыш-кин, Н.В. Немцева //Журн.микробиол.-1984. - №2. - С.27-29.
8. Бухарин О.В. Способность стафилококков к инактивации карнозина /О.В. Бухарин, О.Л. Чернова, С.Б. Матюшина // Бюл-.экспер.биол.мед. - 1999. - №5. - С.545-546.
9. Бухарин О.В. Способ определения антикарнозиновой активности микроорганизмов /О.В. Бухарин, О.Л. Чернова, С.Б. Матюшина // Патент №2132879. - 1998.
10. Стадников А.А. Влияние карнозина на морфофункциональное состояние клеток слизистой оболочки мягкого неба крыс при стафилококковой инфекции /А.А. Стадников, О.Л. Чернова, Л.В. Ковбык, Н.Н. Шевлюк // Журн.микробиол. - 2000. -№4. - С.59-62.
11. Чернова О.Л. Персистенция стафилококков как модель системы «паразит-хозяин»: Автореф.дис...докт.биол.наук /О.Л. Чернова; Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН - Пермь, 1999. - 42с.
12. Fujii A. Antistaphylococcal and antifibrinolytic activities of щ-aminoacids and their L-histidine dipeptides /А. Fujii, K.Tanaha, Y.Tsuchiya, E.Cook // Journal of Medicinal Chemistry. - 1971. - V. 14, №4. - P.354-357.
13. Margolis F. Carnosine in the primary olfactory pathway / F. Margolis // Science. - 1974. - V. 184, №4139. - Р. 909-911.
14. Sevigny G. Detection and purification of a potential precursor protein or a prohaemolysin produced by Staphylococcus haemolyticus / G. Sevigny, R.Beaudet, G. Mc Sween // Microbius. - 1992. - V. 71. - Р. 203-215.
