Оценка биологических свойств штаммов Pseudomonas aerugenosa, выделенных из мочи больных на фоне катетеризации мочевого пузыря с помощью силиконовых катетеров без покрытия и покрытых серебром Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

40

ЗНиСО

май H0E (270)

УДК 579.841.11

ОЦЕНКА БИОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ШТАММОВ PSEUDOMONAS AERUGENOSA, ВЫДЕЛЕННЫХ ИЗ МОЧИ БОЛЬНЫХ НА ФОНЕ КАТЕТЕРИЗАЦИИ МОЧЕВОГО ПУЗЫРЯ С ПОМОЩЬЮ СИЛИКОНОВЫХ КАТЕТЕРОВ БЕЗ ПОКРЫТИЯ И ПОКРЫТЫХ СЕРЕБРОМ

В.И. Сергевнин1, Н.М. Ключарева2, М.В. Кузнецова1'3

1ГБОУ ВПО «Пермский государственный медицинский университет имени академика Е.А. Вагнера» Минздрава России, г. Пермь, Россия

2ГБУЗ Пермского края «Березниковская городская больница имени академика Е.А. Вагнера», г. Березники, Россия

3ФГБУН «Институт экологии и генетики микроорганизмов» Уральского отделения РАН,

г. Пермь, Россия

Проведена оценка биологических свойств штаммов Pseudomonas аети^гиова, выделенных из мочи больных реанимационного отделения на фоне катетеризации мочевого пузыря с помощью силиконовых катетеров без покрытия (10 штаммов) и покрытых серебром (10 штаммов). Достоверных различий в гидрофобности клеточной поверхности, уровне адгезии к полистиролу/стеклу и биопленкообразующей способности P. aeruginosa в сравниваемых группах не выявлено, хотя у штаммов, изолированных с катетеров без покрытия серебром, выявлен более широкий диапазон всех показателей. В то же время оказалось, что штаммы, изолированные с катетеров, покрытых серебром, продуцировали достоверно меньше пиоцианина.

Ключевые слова: катетеризация мочевого пузыря, силиконовые катетеры без покрытия и покрытые серебром, Pseudomonas аeruginosa, биологические свойства.

V.I. Sergevnin, N.M. Klyuchareva, M.V. Kuznetsova □ EVALUATION OF THE BIOLOGICAL PROPERTIES OF THE PSEUDOMONAS AERUGINOSA STRAINS IN PATIENTS DURING BLADDER CATHETERIZATION USING UNCOATED AND COATED WITH SILVER SILICONE URETHRAL CATHETERS □ Wagner Perm State Medical University of the Ministry of Health of Russia, Perm, Russia; Wagner Berezniki Municipal Hospital, Berezniki, Russia; Institute of Ecology and Genetics of Microorganisms of Ural Branch of RAS, Perm, Russia.

The evaluation of the biological properties of Pseudomonas aeruginosa, strains isolated from the urine of the intensive care unit patients on the base of bladder catheterization usinguncoated silicone urethral catheters (10 strains) and coated with silver silicone urethral catheters (10 strains) was carried out. There were no significant differences between comparable groups in the hydrophobicity of the cell surface, the level of adhesion to polystyrene / glass and bio-filmforming ability ofP. Aeruginosaha-ven^tbeen identified. Although the strains isolated from the uncoated siliconeurethral catheters revealed a wide range of indices. At the same time, it was found that the strains isolated from catheters coated with silver, produce significantly lesspyocyanin.

Key words: bladder catheterization, silicone catheters uncoated and coated with silver, Pseudomonasаeruginosa,biological properties.

В структуре инфекций, связанных с оказанием медицинской помощи, лидируют инфекции мочевыводящих путей (ИМП). При этом от 80 до 90 % общего количества внутриболь-ничных ИМП связаны с катетеризацией мочевого пузыря [6]. С целью снижения вероятности возникновения катетер-ассоциированных ИМП были разработаны уретральные катетеры с серебряным покрытием. Между тем данные относительно эпидемиологической эффективности применения уретральных катетеров, покрытых серебром (КПС) и без покрытия (КБП), остаются противоречивыми. По результатам проведенного в Великобритании многоцентрового рандомизированного контролируемого исследования по оценке применения уретральных катетеров, покрытых антимикробными препаратами, сделан вывод, что все еще существует значительная неопределенность в отношении их применения для снижения симптоматических ИМП и того,

будут ли они затратными [6]. В работе D.G. Ahearn et al. [2] представлены результаты экспериментов, проведенных in vitro, по влиянию серебряного покрытия катетера на адгезию различных видов грамположительных и грамотрицательных бактерий. Было установлено, что адгезия на этих катетерах микроорганизмов, наиболее часто вызывающих ка-тетер-ассоциированные ИМП, в том числе P. aeruginosa, была существенно ниже, чем на силиконовых катетерах в контрольной группе. Более поздние исследования, проведенные D.G. Desai et al. [4], показали, что серебряное покрытие катетера не влияет на степень бактериальной адгезии.

Цель работы - оценка биологических свойств штаммов P. aeruginosa, выделенных из мочи больных реанимационного отделения на фоне катетеризации мочевого пузыря с помощью силиконовых катетеров без покрытия и покрытых серебром.

май HOC (278)

ЗНиСО

49

^^ Материалы и методы. Проведена оценка ;—; биологических свойств штаммов P. aeruginosa, выделенных из мочи больных реанимационного отделения на фоне катетеризации мочевого пузыря с помощью силиконовых КПС (10 штаммов) и КБП (10 штаммов).

Гидрофобность поверхности бактериальных клеток оценивали по их относительному распределению между водной фазой и фазой органического растворителя гексадекана (BATH-тест) [7]. Регистрировали изменение оптической плотности (ОП) в водной фазе при 590 нм. Расчет осуществляли по формуле: % гидрофобности Г = (Ас - Аг)/Ас х 100, где Ас - ОП590 суспензии до обработки гек-садеканом, Аг - ОП590 суспензии после обработки гексадеканом.

Определение уровня неспецифической адгезии осуществляли в стеклянных пеницил-линовых флаконах (гидрофильная поверхность) согласно Ю.А. Николаеву [1] и в полистироловых 96-луночных плоскодонных планшетах (гидрофобная поверхность). Измерения оптической плотности (ОП580) проводили на микропланшетном ридере Infiniti M200. Под величиной адгезии понимали количество клеток, прилипших на стенки флакона/планшета, выраженное в % от их исходного количества.

Образование биопленок изучали на поверхности 96-луночной полистироловой панели [5]. Биомассу пленки оценивали по уровню экстракции 0,1 %-го раствора генци-анвиолета этанолом, который измеряли при длине волны 580 нм в единицах оптической плотности (Ед, ОП580).

Продукцию пиоцианина определяли в су-пернатантах 24-часовых культур спектро-фотометрическим методом согласно E. Deziel et al. [3]. Количество пиоцианина измеряли по оптической плотности при длине волны 375/695 нм в единицах оптической плотности (ОЕ).

Статистическую обработку данных проводили с использованием стандартного пакета компьютерной программы Microsoft Office XP Excel и Statistica 6. При оценке показателей, характеризующих биологические свойства P. aeruginosa вычисляли медиану (Me), квартили (Q1-Q3), достоверность отличий в двух независимых группах оценивали согласно коэффициенту Манна-Уитни (M-W U-тест), считая их значимыми при р < 0,05.

Результаты исследования. Результаты изучения биологических свойств P. Aeruginosa представлены на рисунке. Оказалось, что показатель гидрофобности клеточной поверхности псевдомонад не превышал 30 %. При этом разброс данного показателя был более выражен для штаммов P. aeruginosa,

изолированных с КБП, но между группами он статистически значимо не различался (M-W U-тест; p > 0,05). Анализ неспецифической адгезии выявил, что для штаммов, выделенных с КПС, доля адгезированных к гидрофобной и гидрофильной поверхностям клеток не превышала 12 %, тогда как для штаммов, изолированных с КБП, она составила 16,4 и 29,5 % соответственно. Тем не менее статистически значимой разницы между сравниваемыми группами по показателям адгезии как к гидрофильной (р = 0,875), так и к гидрофобной (р = 0,887) поверхностям не обнаружено. Оценка биопленкообразова-ния у штаммов с учетом материала катетера показала, что штаммы, полученные с КБП, чаще формировали более массивную биопленку (Ме = 0,36; Q1-Q3 = 0,34-0,50 против Ме = 0,36; Q1-Q3 = 0,22-0,40), но ее уровень в двух группах также статистически значимо не различался (р = 0,225).

Известно, что гидрофобность клеточной стенки бактерий прямо коррелирует с их прикреплением и биопленкообразующей способностью. Обнаружена достоверная умеренная положительная связь между показателями гидрофобности и адгезии к гидрофобной (R = 0,6578; р = 0,0386) и гидрофильной (R = 0,5391; р = 0,0141) абиотическим поверхностям. Тем не менее, корреляционной зависимости между биопленкообразованием и уровнем адгезии клеток к разным типам поверхности не выявлено.

При определении содержания пиоцианина в супернатантах суточных культур P. Aeru-ginosa выявлено, что штаммы, изолированные с КПС, продуцировали достоверно меньше пиоцианина (Ме = 0,7; Q1-Q3 = 0,67-0,70), чем штаммы с КБП (Ме = 0,8; Q1-Q3 = 0,71-0,90) (M-W U-тест, p = 0,032). У последних уровень пиоцианинообразования варьировал от 0,57 до 0,90 ОЕ (против 0,66 - 0,71 ОЕ у штаммов КПС).

Заключение. В данном исследовании впервые проведен сравнительный анализ некоторых биологических свойств штаммов P. aeruginosa, изолированных из мочи больных, катетеризированных КПС и КБП. Представленные материалы свидетельствуют, что достоверных различий в уровне гидрофобно-сти, неспецифической адгезии и биопленкооб-разования между штаммами двух групп не выявлено. В то же время оказалось, что штаммы P. aeruginosa, изолированные с КПС, продуцировали достоверно меньше пиоцианина, чем штаммы с КБП, что может указывать на снижение экспрессии генов, ответственных за продукцию пигмента у бактерий, после их контакта с серебряным покрытием уретрального катетера.

50

ЗНиСО

Май НИЕ (278)

Гидоофобность. адгезия

%

26

20

14

А_гфоб А_гфил

ГФ

А_гфоб А_гфил

ГФ

КПС

КБП

Биопленкообразование

ОП5

Пиоцианин

ОП3

КПС

КБП

КПС

КБП

Рис. Диапазон показателей гидрофобности клеточной поверхности (ГФ), адгезии к гидрофобной (А_гфоб) и гидрофильной (А_гфил) абиотическим поверхностям, биопленкообразования и продукции пиоцианина штаммов P. aeruginosa, изолированных с катетеров, покрытых серебром (КПС) и без покрытия (КБП)

ЛИТЕРАТУРА

Николаев Ю.А. Регуляция адгезии у бактерий Pseudomonas fluorescens под влиянием дистантных межклеточных взаимодействий // Микробиология. № 3 (69). М., 2000. С. 356-361.

Ahearm D.G. et al. Effect of hydrogel / silver coating on in vitro adhesion to catheters of bactera associated with urinary tract infections / D.G. Ahearm, D.T. Grade // Curr. Microbiol. 2000; Iss. 41. Р. 120-125.

Deziel E. et al. Initiation of biofilm formation by Pseudomonas aeruginosa 57RP correlates with emergence of hy-perpiliated and highly adherent phenotypic variants deficient in swimming, swarming, and twitching motilities / E. Deziel, Y. Comeau, R. Villemur // J. Bacteriol. 2001; Iss. 183 (4). P. 1195-1204.

Desai D.G. et al. Silver or nitrofurazone impregnation of urinary catheters has a minimal effect on uropathogen adherence / D.G. Desai, K.S. Liao, M.E. Cevallos // J Urol. 2010; Iss. 184 (6). P. 2565-71.

O'Toole G.F. et al.. Biofilm formation as microbial development / G.F. O'Toole, H.B. Kaplan, R. Kolter // Ann. Rev. Microbiol. 2000; Iss. 54. P. 49-79.

Pickard R. et al. Types of urethral catheter for reducing symptomatic urinary tract infections in hospitalised adults requiring short-term catheterisation: multicentre randomised controlled trial and economic evaluation of antimicrobial- and antiseptic-impregnated urethral catheters (the CATHETER trial) / R. Pickard, T. Lam, G. Maclennan // Health Technol Assess. 2012; Iss. 16 (47). P.1-197. Rosenberg M. et al. Adherence of bacteria to hydrocarbons: A simple method for measuring cell surface hydro-phobicity / M. Rosenberg, D. Gutnik, E. Rosenberg // FEMS Microbiol. Lett. 1980; Iss. 9. P. 29-33.

Контактная информация:

Сергевнин Виктор Иванович, тел.: +7 (912) 592-91-40, e-mail: [email protected] Contact information: Sergevnin Victor, phone: +7 (912) 592-91-40,

e-mail: [email protected] + + -