К проблеме микст-инфекций, включая некультивируемые формы патогенов, и современные подходы к лабораторной диагностике и лечению острых кишечных инфекций
М.А. Раджабов 1, Ф.Э.Садыхова 2, А.Э.Али-заде 3, Ш.Ш. Байрамова 3, Э.М.Бабаева 4
Республиканский Диагностический Центр, Баку1; АзГИУВ Им. А.Алиева2 , Институт Геологии и Геофизики АН Азербайджана3; Intertеk, Баку4
Несмотря на высокие достижения медицинской науки в настоящем следует отметить возрастающую значимость проблемы острых кишечных инфекций (ОКИ), что обусловлено не только широкой распространенностью данной патологии, но и ее тяжелыми последствиями [15].
Кроме того, сложность проблемы характеризуется многофакторностью данного положения, а именно: установленностью факта изменчивости микроорганизмов, в целом, и, особо, кишечной группы патогенов с образованием и широким распространением «атипичных» штаммов [1,2,3,4] и формированием резистентных штаммов [16].
Далее, установлен факт присутствия в организме человека «некультивируемых форм микроорганизмов» [5,6,7] с возможностью их активации и формирования патогенных бактерий в организме хозяина под действием цитокинов [8].
Имеются данные о «покоящихся» клетках с возможностью их рекультивации [9].
К отмеченному следует добавить, что в последние годы выявлен факт этиологической значимости новых ранее неизвестных групп и видов микроорганизмов, ранее рассматриваемых в качестве сапрофитов или комменсалов, способных вызывать разнообразные клинические проявления, нередко со смертельным исходом [10,11,12].
Резко увеличилось число заболеваний смешанной этиологии (микст-инфекции), что особо затрудняет вопрос об этиологической значимости того или иного выделенного штамма.
Так, Kl. pneumoniae вызывает воспаление легких, а в некоторых случаях бактерия пневмонии вызывает менингит, аппендицит,
пиемию, мастоидит, цистит, встречается в качестве возбудителя воспалительных процессов при смешанной инфекции [10,12].
Вместе с тем, они встречаются в составе микробных биоценозов в организме человека и животных (кишечник).
Протей (триба Proteae) является возбудителем пищевых токсикоинфекций, а в ассоциациях с другими грамотрицательными бактериями (E. шН, Pseudomonas), стафилококками или стрептококками, а также с анаэробными клостридиями осложняет течение гнойной и анаэробной инфекции.
Следует добавить, что относительно недавние исследования выявили, что микрофлора кишечника включает 395 филогенетически обособленных групп микроорганизмов, из которых 244 (62%) являются абсолютно новыми. При этом, 80% (195 из 244) новых, ранее неизвестных таксономических групп, относятся к микроорганизмам, не растущим на питательных средах при выращивании их как в аэробных, так и анаэробных условиях. Это, так называемые некультивируемые патогены или «покоящиеся», что, возможно, составляет микст-инфекцию.
Вышеотмеченное, естественно, является затруднительным фактом при диагностике того или иного инфекционного процесса.
На основе собственных бактериологических исследований на базе Республиканского Диагностического Центра нами получены данные о динамике движения заболеваемости острыми кишечными инфекциями (ОКИ) по Республике и выявлен довольно значимый процент ОКИ неустановленной этиологии при применении классических бактериологических методов исследования с установлением микст-инфекции в 4,4% случаев в
следующих сочетаниях: Kleb. pn + Proteus mirabilis, Yer. enteroc. + PSt (pseudotuberculo-sis).
Но, следует отметить, что ОКИ неустановленной этиологии, возможно, говорит о наличии «некультивируемых» патогенов в составе нативного материала от больных ОКИ и составляет его «некультивируемую» форму, что следует расценивать, возможно, и как микст-инфекцию.
К проблеме изменчивости микроорганизмов следует отметить значимый ряд исследований [25,26,27,28,29] и выявленный нами факт формирования резистентных форм патогенов, выделяемых от больных ОКИ различных возрастных групп: от 0 до 80 и более лет с применением метода BD Phoenix System User's Manual [21] (таблица 1).
Таблица 1. Спектр резистентных штаммов энтеробактерий при острых кишечных инфекциях (ОКИ), выявленных в период 2012-2015 гг
Годы Общее кол-во Название мик- Кол-во по- % Кол-во рези- %
наблюдения исследованных роорганизмов лож.проб стентных
проб штаммов
2012-2013 349 Kl. pneumoniae 19 5,4 - -
Proteus mirabilis 1 0,2 - -
Ps. aeruginosa 3 0,8 - -
2014 1679 Kl. pneumoniae 69 4,1 8 11,5
Proteus mirabilis 17 1,0 - -
Ps. aeruginosa 7 0,2 1 14,2
2015 1353 Kl. pneumoniae 52 1,2 17 32,6
Proteus mirabilis 10 0,6 - -
Ps. aeruginosa 12 0,8 1 8,3
2012 40
сентябрь- E. coli 5 10,5 - -
декабрь
2013 309
январь-декабрь E. coli 23 7,4 - -
2014 1679
январь-декабрь E. coli 123 7,3 18 14,6
2015 1353 E. coli 87 6,5 8 9,0
Спектр резистентных штаммов был следующим: Ps. aeruginosa - 2 штамма, Kl. pneumoniae - 25 штаммов, E.coli - 26 штаммов в различные периоды исследования -2012-2015 гг.
В этой связи, целью наших исследований было расширение спектра современных подходов к лабораторной диагностике и антибактериального скрининга антимикробных соединений.
Исходя из целевой установки наших исследований, были поставлены следующие задачи:
- апробирование применения современного метода детекции микроорганизмов - метода ионной хроматографии (ИХ) с более
широкими информационными возможностями относительно выявляемого спектра микроорганизмов в исследуемом материале;
- применение современных нанотехноло-гий: получение наночастиц исследуемых химических соединений с апробированием их антибактериальных возможностей относительно всей бактериальной флоры (микст-инфекции) в биопробе с применением метода ионной хроматографии (ИХ).
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ. В качестве материала исследования (экспериментального) были нативные пробы от больных с ОКИ с исследованием классическими бактериологическими методами [5,9,13,14,19,20] на базе Республиканского Диагностического Центра
(г.Баку) и методом ионной хроматографии (ИХ) [17] на базе «Intert^».
Наноразмерные частицы антимикробного соединения - цефтриаксона - получены в отделе «Геохимии нефти» Института Геологии и Геофизики АН Азербайджана с применением:
- Vibrator DDK-QM 945B
220/110 v.30 w 50H2
Schutzart: P21
Narva 9930 Brand - Esbisdort [22]
- Nanosizer Horiba - прибор, предназначенный для определения методом динамического рассеяния света (ДРС) размера частиц в диапазоне от 1 до 6000 нм с расчетом коэффициента диффузии [23]
- Параллельно с отмеченным была проведена гранулометрическая экспертиза частиц цефтриаксона с использованием электронной микроскопии (Jeol-40) в отделе «Аналитический Центр» Института Геологии и Геофизики АН Азербайджана [18].
Антибактериальный скрининг был проведен в эксперименте на модели антибиотика
цефтриаксона в наноформе с использованием метода ионной хроматографии при изучении нативной пробы от больных с ОКИ [17].
Результаты исследования.
Результаты получения и измерения на-ночастиц цефтриаксона (антибиотик).
Были получены наночастицы цефтриак-сона применением Vibrator-а DDK-QM 945B с последующим измерением полученных частиц 2-мя методами:
- методом ДРС - динамического рассеяния света с расчетом коэффициента диффузии.
Исследования размеров частиц в наномет-ровом диапазоне проводили методом динамического рассеяния света на наносайзере НопЬа при температуре опыта : 20, 25, 30, 350С и концентрации исследуемого вещества до 40%. Пробы готовились при следующем соотношении 18,15 - 18,18 мг препарата на 4 мл воды.
Цефтриаксон водный раствор.
При температуре опыта= 200С, п= 1,009 mPa's; Mearn= 481,2 нм, Mean2= 4514,7 нм, Geo Mean= 1913,1 нм, Mode1= 380,2 нм, frequency- 5%, Mode2 = 6687,4 нм, frequency ~ 8%, Z-average ~ 3077,1 нм, Kdif = 1,399 x 10-13 m2/sec.
При температуре опыта = 35 0С, n = 0,721 mPa's; Mean = 4584,0 нм, Geo Mean = 4468,7 нм, Mode = 6721,0 нм, frequency ~ 18%, Z-average~ 7770,8 нм, Kdif = 1,233 x 10-13 m2/sec. (графики 1,2).
Seftriakson после обработки на Vibrator DDR-GM Brand-Erbisdorf около минуты (графики 3,4,5).
При температуре опыта= 24,90С, п = 0,897 При температуре опыта= 35,20С, п= 0,719
mPa's; Mean1= 3644,8 нм, Geo Mean= 3538,7 mPa's; Mean= 775,0 нм, Geo Mean= 763,4 нм,
нм, Mode= 3403 нм, frequency~ 18%, frequen- Mode= 777,0 нм, frequency~ 25%, Z-average ~
cy~ 8%, Z-average- 3901,9 нм, Kdif = 1,389 x 2348,2 нм, Kdif = 8,263 x 10-13 m2/sec. 10-13 m2/sec.
Далее, методом сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) (Jeol-40) был проведен СЭМ-анализ антибиотика цефтриаксона, измельченного в течение 2 минут, с применением Vibrator-а DDK-QM 945B. Была выявлена неоднородность частиц с сохране-
нием порошкообразной структуры, что позволило определение размеров частиц: от 90 мкм до 0,5 мкм (Рис.1,2,3).
Далее был установлен спектр патогенов в нативной пробе от больных ОКИ общепринятыми бактериологическими методами с
параллельным исследованием пробы методом ионной хроматографии (ИХ).
Выделенные и идентифицированные патогены классическими методами бактериологии представлены штаммами E. coli, Kl. pn., Proteus mirabilis.
Методом ионной хроматографии исследовались 2 пробы: нативная проба фекалий (50 мл) от больного с ОКИ - в качестве контроля и 2-ая проба с добавлением частиц цефтриаксона в наноформе, то есть метод ионной хроматографии был применен нами при антибактериальном скрининге относительно
выявленной флоры. Суть опыта заключалась в добавлении к 50 мл нативной пробы фекалий- 0,01 мг цефтриаксона в наноформе. Сопоставлением результатов изучения спектра выявленных патогенов классическим бактериологическим методом и методом ионной хроматографии выявлено:
- наличие более широкого спектра патогенов в исследованном образце методом ИХ, что можно расценивать как выявление анаэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов.
Рис.1 Цефтриаксон первичный образец_Цефтриаксон измельчённый
Рис.2 Цефтриаксон первичный образец Цефтриаксон измельчённый
Спектр продуктов метаболизма бактерий, выявленных методом ИХ, включал: уксусную кислоту (acetate) CH3COOH5- 2,269, муравьиную кислоту (formate) HCOOH- 0,17, масляную кислоту (butyrate) CH3(CH2)2 COOH2- 0,099, пропионовую кислоту (propionate) CH3CH2COOH - 0,008, который соответствовал следующим патогенам: уксусная
кислота, муравьиная и пропионовая кислоты продуцируются некоторыми факультативными анаэробами: Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Proteus mirabilis, Klebsiella spp. (pneumonia). Наличие масляной кислоты указывает на наличие облигатных анаэробных бактерий- в частности фузобактерий (график 6, таблица 2).
Обработка спектра: Пиков не пропущено
Параметры обработки : Oxygen по стехиометрии (Нормализован) Количество итераций = 4
Эталон:
N Not defined 1-июн-1999 12:00 AM Na Albite 1-июн-1999 12:00 AM S FeS2 15-май-2012 01:03 PM
Элем... Весов... Атомн... Соед.% Формула
NK 10.34 13.26 39.86 N205
NaK 11.08 8.66 14.93 Na20
SK 18.10 10.15 45.21 S03
0 60.48 67.93
Итоги 100.00
Рис. 3
ЮОмкт 1 Электронное изображение 1
Таблица 2. Результаты анализа
№ Анализ Единицы Результат Метод Спектр патогенов
1. Муравьиная кислота HCOOH (formate) мг/л 0,17 ion chromatography St.aureus, Escherichia coli, Proteus mirabilis, Klebsiella spp.
2. Уксусная кислота, CH3COOH5 (acetate) мг/л 2,269 ion chromatography
3. Пропионовая кислота CH3CH2COOH(propionate) мг/л 0,008 ion chromatography
4. Масляная кислота, CH3(CH2)2COOH2 (butyrate) мг/л 0,099 ion chroma-tography Fusobacterium
5. Валерьяновая кислота CH3(CH2)3COOH (valerate) мг/л <0,005 ion chromatography
Кроме того, наряду с отмеченными изменениями на хроматограмме регистрируются «атипичные» пики, что, возможно, является проявлением «некультивируемых», «покоящихся» клеток патогенов.
По мнению А.Ю.Миронова (2011) [24], причина появления таких «атипичных» пиков неизвестна, однако, предполагается, что они являются отражением распада внутренних структур бактериальной клетки под действием антибиотика.
Таблица 2 отражает наличие отмеченных выше кислот и соответствующих им патогенов.
График 6 является хроматограммой детектированных кислот в исследуемой пробе.
Таблица 3 является указанием названия пиков выявленных кислот (по графику 6) с рядом их характеристик: время удерживания (Ret. Time, min) (Retention Time), высота пика в микросимменсах (^s), площадь пиков в микросимменсах в минуту (^s min), относительная площадь в процентах- Rel. Area % (Relative area), количество в мг/литр- Amount ppm- part per million - 1х10-6мг/литр.
Вторая часть исследования по изучению антибактериальных возможностей наночастиц цефтриаксона выявила снижение пика уксусной кислоты (1) с 12,033 до 12,227, зна-
чимое повышение пиков n. a (2) с 12,457 до 12,66 на хроматограмме (n. A- not avaible -неопределяемый).(по графикам 6,7)
Таблица 4. Названия пиков выявленных кислот
№ Анализ Единицы Результат Метод
1. Муравьиная кислота HCOOH (formate) мг/л 0,054 ion chromatography
2. Уксусная кислота, CH3COOH (acetate) мг/л 0,466 ion chromatography
3. Пропионовая кислота CH3CH2COOH (propionate) мг/л 0,008 ion chromatography
4. Масляная кислота, CH3(CH2)2COOH (butyrate) мг/л 0,020 ion chromatography
5. Валерьяновая кислота CH3(CH2)3COOH (valerate) мг/л <0,005 ion chromatography
Таблица 5
No. Ret.Tlme Peak Name Height Area Rel.Area Amount Type
mln US pS'mtn % ppm
1 12.23 Acetate 0.362 0.073 7.50 0.466 BMB"
2 12.66 n.a. 0.742 0.155 16.02 n.a. BMB*
3 13.50 Propionate 0.009 0.001 0.09 0.008 BMB"
4 13.89 Formate 0.108 0.016 1.63 0.054 BMB*
5 14.93 Butyrate 0.009 0.002 0.19 0.020 BMB*A
6 18.06 n.a. 0.408 0.080 8.23 n.a. BMB
7 21.28 n.a. 0.246 0.051 5.25 n.a. BMB
8 23.86 n.a. 0.417 0.299 30.82 n.a. BM
9 24.55 n.a. 0.326 0.197 20.30 n.a. M
10 25.29 n.a. 0.008 0.001 0.13 n.a. Rd
11 25.62 n.a. 0.009 0.002 0.17 n.a. Rd
12 26.35 n.a. 0.208 0.084 8.67 n.a. MB
13 27.74 n.a. 0.036 0.010 1.02 n.a. BMB
Total: 2.888 0.970 100.00 0.548
Отмечено также некоторое увеличение пика пропионовой кислоты (3)- с 13,33 до 13,50, муравьиной кислоты (4) - с 13,81 до 13,89 и масляной кислоты (5) - с 14,91 до 14,93 (по таблице 4, и графику 7).
Что касается «атипичных» пиков (п. а) (6,7,8,9,10,11,12), то следует отметить, в ряде случаев, также увеличение содержания кислот под действием наночастиц цефтриаксо-на.(сравнение с данными таблицы 3). Увеличение содержания кислот, по-видимому, является отражением распада анаэробных микроорганизмов в исследуемой пробе на более глубоком генетическом уровне с накоплением продуктов метаболизма или продуктов распада рибосомальной РНК под действием наночастиц (таблица 5). Отмеченное было выявлением определенных антибактериальных возможностей антимикробных соединений, в частности цефтриак-сона в форме наночастиц. Из полученных результатов следует вывод о возможности применения метода ионной
хроматографии при антибактериальном скрининге химических соединений, а предварительные данные об эффективности антимикробных соединений в форме наноча-стиц требуют дальнейших исследований. ЛИТЕРАТУРА
1.Haldane J. Disease and evolution // Ricerea Scient., 1949, Suppl.19, p.68-76.
2.Lederberg J. Infections disease as an evolutionary paradigm // Emerg. Infect. Dis., 1977, №3(4), p.417-423
3. имаков В.Д. Закономерности изменчивости микроорганизмов / В кн.: Изменчивость микроорганизмов. М.: Медгиз, 1956, с. 3-205 (7-22).
4.Гордина Р.В. Изменение бактерий паратифа В под влиянием Vi-бактериофага in vitro / В кн.: Изменчивость микроорганизмов / Под ред. В.Д.Тимакова. М.: Медгиз, 1956, с.188-196.
5.Справочник по микробиологическим и вирусологическим методам исследования /
Под ред. М.О.Биргера. М.: Медицина, 1982, 445с.
6.Дяченко С.С. Изменчивость микробов и диагностика инфекционного процесса / В кн.: Микробиологические методы диагностики инфекционных заболеваний. Киев: Госмедиздат УССР, 1962, 534с. (46-48).
7.Бондаренко В.М., Лиходед В.Г. Идеи И.И.Мечникова и современная микроэкология кишечника человека // ЖМЭИ, 2008, №5, с.23-29.
8.Романова Ю.М., Бошнаков Р.Х., Баскакова Т.В., Гинцбург А.Л. Механизмы активации патогенных бактерий в организме хозяина // ЖМЭИ, 2000, №4, с.7-11.
9.Поздеев О.К. Покоящиеся (некультиви-руемые) формы бактерий / В кн.: Медицинская микробиология / Под ред. В.И.Покровского. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2010, 736с. (79-88).
10. Актуальные проблемы нозокомиаль-ных инфекций и лекарственной устойчивости микроорганизмов. Минск, 1986.
11.Manual of Clinical Microbiology. 4-th Eds. Washington, 1985.
12. Schmidt J., Naumann G. Microbiologische Fruh-und Schnell diagnostic Auflage. Jena, 1983.
13. Медицинская микробиология, вирусология и иммунология / Под ред.
A.А.Воробьева. М.: МИА, 2008, 695с.
14. Мальцев В.Н., Пашков Е.П. Микробиология и иммунология / Под ред. Зверева
B.В. М., 2014, с.14-509.
15. Григорович М.С. Функциональное состояние желудочно-кишечного тракта и особенности исходов при острых кишечных инфекциях // Эпидемиология и инфекционные болезни, 2012, №3, с.56-59.
16.Скачкова Т.С., Шипулина О.Ю., Домо-нова Э.А. и др. Разработка и апробация набора реагентов для выявления и количественного определения ДНК метициллин-чувствительного и метициллинрезистентного Staphylococcus aureus, а также метициллин-резистентных коагулозонегативных Staphylococcus spp. методом полимеразной цепной реакции в режиме «реального времени» // Клиническая лабораторная диагностика, 2013, №6, с.42-45.
17.Dionex. Ионная хроматографическая система ICS-2000. «Инструкция по эксплуатации». Dionex Corporation. США. Документ № 031857, издание № 01, март, 2003
18.Busch H. Berechnung der Bahn von Kathdenstrahlen im axialsymmetrischen elektromagnetischen Felde // dans Annalen der Physik, 1926, v.386, №25, p.974-993.
19. «Инструкция по применению «БЕР-ЛЕЗ» диагностикума эритроцитарного псевдотуберкулезного антигенного для РНГА, лиофилизата для диагностических целей (Утверждена Приказом Росздравнадзора от 12 октября 2007 г., № 3167-Пр.107).
20. «Инструкция по применению диагно-стикумов эритроцитарных кишечноиерсини-озных антигенных, лиофилизата для диагностических целей» (Утверждена Приказом Росздравнадзора от 12 октября 2007 г., № 3168-Пр.107).
21.«BD Phoenix System User's Manual F.2 List of Reagents and Principles Employed in the Phoenix System" ("Resistance to the antimicrobial agent results in a reduction of the resazurin based indicator").
22.Vibrator DDK-QM 945B, 220/110 v.30 w 50H2 Schutzart: P21 Narva 3230, Brand - Es-bisdort.
23. Анализатор наночастиц серии nanopar-tica Sz-100. Horiba Nanoparticle Analyzer scientific nano PARTICA sz-100 series.
24.Миронов А.Ю. Современные подходы к лабораторной диагностике анаэробной не-клостридиальной инфекции (лекция) // Клин. лабораторная диагностика, 2011, №8, с.25-35.
25. Белобородов С.М., Леонов Б.В., Бело-бородова Н.В., Поздоровкина В.В. Метаболиты анаэробных бактерий (летучие-жирные кислоты) в фолликулярной жидкости женщин, страдающих бесплодием // Акушерство и гинекология, 2001, №4, с.29-33.
26.Шуб Г.М., Ходакова Н.Г. Циркуляция метициллинрезистентных стафилококков в лечебных учреждениях разного профиля // ЖМЭИ, 2008, №1, с.66-68.
27. Сидоренко С.В. Клиническое значение антибиотикорезистентности грамположи-тельных микроорганизмов // Инфекционная антимикробная терапия, 2003, №5(2), с.48-54.
28.Franklin D. Antimicrobial resistance: the example of Staphylococcus aureus // J Clin. Invest., 2003, v.111, p.1265-1286.
29.Williams J. Antibiotic resistance in hospital pathogens- acquisition or spreed? // Inter. J Antimicrob. Agents, 2001, vol.18(3), p.295-298
SUMMARY
To a problem of mixed infections, including uncultivated forms of pathogens, and modern approaches to the laboratory diagnosis and treatment of acute intestinal infections M.A.Rajabov 1, F.E Sadikhova 2, A.E. Aliza-deh 3, S.S. Bayramova 3, E.M. Babayeva 4 Republican Diagnostic Center, Baku1; AzGIUV
them. A.Alieva2, Institute of Geology and Geophysics of the Academy of Azerbaijan Sciences3; Intertek, Baku4.
This article presents data on the results of applying the method of ion-phy chromium (ITS) in the diagnosis of acute intestinal infections (AII): marked by a broad-spectrum of detectable pathogens cue with detection of anaerobic and facultative anaerobic microorganisms on products of metabolism. In addition, the use of antibiotics in the form of nanoparticles with respect to bacterial pathogens have been identified their destructive capabilities at the genetic level.
_Поступила: 09.11.2016
Эмоциональные нарушения у больных эссенциальной артериальной Гипертензией
Л.И. Абасова, Э.М.Абиева
НИИ Кардиологии Азербайджанской Республики, г. Баку
Общепризнано, что эмоциональные (психологические) особенности у больных эссенциальной артериальной гипертензией (АГ) играют определенную провоцирующую роль в её развитии и оказывают в дальнейшем существенное влияние на ее течение.
Результаты эпидемиологических исследований по изучению эмоциональных нарушений у больных АГ выявили, что депрессивные, тревожно-депрессивные и невротические состояния отмечаются у 52% больных АГ[1,2].
Развитие эссенциальной АГ ассоциируется с наличием у пациентов повышенного уровня тревожности, что, возможно, является одним из предикторов ее возникновения и утяжеляет течение заболевания. В ряде работ установлено, что депрессивные и тревожно-депрессивные состояния являются одной из причин низкой приверженности больных АГ к лечению, выполнению немедикамен-
тозных рекомендаций, участию в программах реабилитации и вторичной профилактики [3,4].
В связи с этим представляется крайне важным изучение влияния эмоциональных (психологических) расстройств на течение и прогноз АГ.
Возможным патогенетическим механизмом, обусловливающим взаимосвязь повышенного уровня тревожности с АГ является активация ренин- ангиотензин-альдосте роно-вой, норадренергической и серотонинергиче-ской систем. Так, при изучении связи между поведенческими характеристиками, наличием эссенциальной АГ и активностью ренина в плазме крови было показано, что пациенты с высоким уровнем ренина в плазме крови более чувствительны к эмоциональным стрессам, в то время как у пациентов с низкой активностью ренина в плазме наблюдаются показатели низкого эмоционального дистресса, что