CC BY
32УДК 616.992.282
ВЛИЯНИЕ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ПРЕПАРАТОВ НА ОБРАЗОВАНИЕ БИОПЛЕНОК CANDIDA ALBICANS
Караев 3.0. (зав.кафедрой)*, Мамедова Я.Р. (аспирант)
Кафедра микробиологии и иммунологии Азербайджанского Медицинского Университета,
Баку, Азербайджан
© Караев З.О., Мамедова Л.Р., 2010
Нозокомиальные Candida-инфекции часто связаны с применением лекарственных препаратов, ослабляющих противоин-фекционную защиту организма: массивных доз противобактери-альных антибиотиков широкого спектра действия, глюкокорти-костероидов, эстрогенов, а также с широким использованием венозных и уринарных катетеров и дренажных трубок. Развитие катетер-ассоциированных инфекций во многом обусловлено формированием на материале катетеров биопленок микроорганизмов. В работе мы исследовали влияние вибрамицина, кортизона и эстрадиола дипропионата на формирование биопленок культурами Candida albicans, выделенными из мочи больных кандидозом мочевыводящих путей. Показано, что эстрадиол значительно стимулировал образование Candida-биопленок на материале катетера, под действием вибрамицина проявлялась тенденция к снижению формирования биопленок, кортизон не оказывал значимого влияния на этот процесс.
Ключевые слова: биопленка, Candida spp., катетер, лекарственные препараты, нозокомиальный кандидоз
INFLUENCE OF SOME DRUGS IN FORMATION OF CANDIDA ALBICANS BIOFILMS
Karaev Z.O. (head of the chair), Mamedova L.R. (postgraduate student)
Azerbaijan Medical University, Department of Microbiology and Immunology, Baku, Azerbaijan
© Karaev Z.O., Mamedova L.R., 2010
Nosocomial Candida-infections frequently associated with prolonged using of drugs which decrease defense factors of organism (antibiotics of broad specter effects, glucocorticosteroids, estrogens), using of venous urinary catheters and drainage tubes. The development of catheter - associated infections mostly are caused by formation biofilm of microorganisms on catheter materials. In this study we investigated the influence of vibromycin, cortizon and estradiol dipropionate on formation biofilm by C. albicans, isolated from urine of patients with candidosis of urinary tract. It was established, that estradiol significantly stimulate the formation of Candida-biofilm on urinary catheter, vibromycin decreased the tendency of biofilm development, and cortison did not any effect at this process.
Key words: biofilm, Candida spp., catheter, drug preparations, nosocomial candidosis
* Контактное лицо: Караев Закир Омарович
Тел.: (0099 412) 495-49-78
ВВЕДЕНИЕ
Нозокомиальные инфекции являются одной из серьезных проблем современной медицины. Ежегодно только в США регистрируют примерно 2 млн. случаев нозокомиальных инфекций, которые в 88 тысячах случаев заканчиваются летально [1]. Частота нозокомиальных инфекции кровотока (в основном, катетер-ассоциированных инфекций, бактериемий и сепсиса) за 1980-1992 гг. возросла с 6,7 до 18,4, а смертность - с 3,55 до 6,22 на 1000 госпитализированных лиц [2].
Возникновение нозокомиальных инфекций, как правило, является следствием ятрогении и обычно связано с применением лекарственных препаратов, угнетающих противоинфекционную защиту организма, и с повсеместно применяемыми инвазивными вмешательствами: катетеризацией периферических и центральных венозных доступов, длительной катетеризацией мочевого пузыря и пр. Отделения реанимации и интенсивной терапии являются особыми в аспекте частоты катетеризации одной, двух и более вен или артерий, при этом каждое вмешательство повышает риск возникновения ангиогенного сепсиса на 5-10 %, а в случаях тяжелого полиорганного поражения - более чем на 15-20% [3,4]. Длительное использование мочевых катетеров в 100% случаев приводит к инфицированию мочевыделительных путей.
Развитие катетер-ассоциированных инфекций обусловлено формированием на материале катетеров биопленок микроорганизмов. При длительном использовании мочевых катетеров микробные биопленки выявляют в 100% случаев [5, 6], при этом особенно часто (72%) в биопленках встречаются грибы рода Candida [5].
К важнейшим факторам, способствующим развитию кандидоза, относят применение массивных доз противобактериальных антибиотиков широкого спектра действия, глюкокортикоидных препаратов, эстрогенов [7], что, в первую очередь, связано с их способностью угнетать иммунные и неспецифические факторы резистентности организма. В то же время, остается почти неизученным вопрос о влиянии этих препаратов на формирование Candida-биопленок. Цель работы - определение влияния лекарственных препаратов на развитие биопленок С. albicans на материале катетера in vitro.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
В экспериментах использовали 46 штаммов культур С. albicans, выделенных из мочи больных кандидозом мочевыделительных путей. Изучали действие антибиотика тетрациклинового ряда вибрамицина (2 мг/мл), кортизона ацетата (1 мг/мл), эстрадиола дипропионата (0,02 мг/мл) на накопление биомассы и метаболизм биопленок гриба С. albicans. Формирование биопленок проводили на среде YNB на диске диаметром 0,5 см из поливинилхлоридного материала катетера описанным ранее методом [8].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
При изучении показателей формирования биопленок в присутствии вибрамицина отмечали явную тенденцию к снижению сухой массы биопленок и их метаболизма под действием антибиотика (табл.1). На этапе адгезии он не оказывал существенного влияния на формирование биопленок, поскольку через
1,5 часа от начала эксперимента не обнаруживали существенных различий между опытными и контрольными пробами ни в сухом весе биопленок, ни в активности их метаболизма.
Таблица 1
Влияние лекарственных препаратов на сухой вес биопленок С. albicans
Препарат Сухой вес (мг
1,5 12 24 36 48
Контроль 0,16±0,015 0,48±0,047 1,01±0,098 1,61 ±0,163 1,71±0,170
Вибрами-ц и н 0,15±0,017 0,39±0,039 0,86±0,091 1,39±0,142 1,61 ±0,167
Кортизон ацетат 0,15±0,017 0,45±0,049 0,95±0,085 1,58±0,137 1,67±0,143
Эстрадиол дипропи- онат 0,23 ±0,019* 0,67±0,047* 1,35±0,076* 1,82±0,057* 2,26±0,099*
Примечание: * - достоверность различий между соответствующими показателями опытных и контрольных проб Р < 0,05.
Напротив, через 12 часов и в дальнейшем сухой вес и метаболизм биопленок снижались в присутствии вибрамицина. Если сухой вес биопленок в контрольных пробах через 12 часов наблюдения составлял 0,48±0,047 мг, то при добавлении терапевтических концентраций вибрамицина он равнялся 0,39±0,039 мг. Через 48 часов от начала формирования биопленок значения сухой биомассы биопленок в контроле составляли 1,71±0,170 мг, в опытных образцах с вибрамицином, в среднем, 1,61±0,167 мг.
Активность метаболизма биопленок в присутствии вибрамицина имела те же тенденции (табл. 2).
Таблица 2 Влияние лекарственных препаратов на
метаболическую активность биопленок С. albicans
Препарат Метаболическая активность (ед. 0П)
1,5 12 24 36 48
Контроль 0,07±0,007 0,34±0,035 0,52±0,053 0,65±0,067 0,70±0,074
Вибрами-ц и н 0,07±0,009 0,29±0,034 0,42±0,051 0,53 ±0,065 0,61 ±0,069
Кортизон 0,06±0,008 0,29±0,035 0,46±0,058 0,62±0,063 0,67±0,070
Эстрадиол дипропи- онат 0,12±0,010* 0,57±0,041* 0,74±0,057* 0,89±0,053* 0,95±0,054*
Примечание: * - достоверность различий между соответствующими показателями опытных и контрольных проб Р < 0,05.
Метаболизм биопленок в контрольных пробах через 12 часов наблюдения составлял 0,34±0,035 ед. ОП, при добавлении же вибрамицина он снижался до 0,29±0,034 ед. ОП. Спустя 24 и 48 часов от начала формирования биопленок, значение активности метаболизма биопленок в контроле составляло 0,52±0,053 ед. ОП и 0,70±0,074, в то время как в опытных образцах равнялось 0,42±0,051 ед. ОП и 0,61±0,069 ед. ОП соответственно. В то же время, до-
стоверных различий между опытными и контрольными пробами не выявляли во все сроки наблюдения. Полученные данные можно интерпретировать лишь как тенденцию к угнетению формирования биопленок С. albicans вибрамицином.
Таким образом, показано, что in vitro вибрами-цин оказывал определенное угнетающее влияние на формирование биопленок С. albicans, однако различия между соответствующими показателями опыта и контроля были статистически не достоверны (Р>0,05).
Полученные нами данные, в целом, совпадают с результатами исследований, проведенными другими авторами при анализе влияния тетрациклина и док-сициклина на формирование биопленок культурами С. albicans, выделенными от больных кандидозным вульвовагинитом. Авторы обнаружили, что в большинстве случаев терапевтические дозы этих препаратов угнетали формирование биопленок С. albicans, их метаболическую активность, а также гифообразо-вание [9, 10]. По другим данным, напротив, тетрациклин стимулировал рост биопленок гриба С. albicans, однако в своих экспериментах авторы использовали дозы тетрациклина в 100-200 раз ниже терапевтических концентраций [11].
При исследовании нами действия кортизона на формирование биопленок С. albicans выявлено, что препарат в дозе 1 мг/мл не оказывал значимого влияния на образование биопленок грибом. Так, через
1,5 часа сухой вес биопленки в опытных образцах составил 0,15±0,017 мг, в питательной среде без кортизона - 0,16±0,015 мг. Метаболическая активность биопленок в этот период времени в опыте составляла 0,06±0,008 ед. ОП, в контроле - 0,07±0,007 ед. ОП. Через 48 часов наблюдения сухой вес и метаболизм опытных биопленок также незначительно отличались от контроля. Сухой вес биоленок в опытных образцах составлял 1,67±0,143 мг, в контрольных -1,71±0,170 ед. ОП. Уровень метаболизма в этот период времени в присутствии кортизона составлял 0,67±0,070 ед. ОП против 0,70±0,074 ед. ОП в контрольных пробах.
Надо полагать, что исследованные нами культуры гриба не имели на клеточной поверхности рецепторов к кортизону. Повышение же риска развития кандидоза при лечении кортизоном связано преимущественно со снижением защитных функций организма, вызываемых этим препаратом, а также с увеличением резистентности гриба к антифунгальным препаратам, обусловленным глюкокортикоидными препаратами [7,12].
В научной литературе имеются многочисленные сведения о высокой вероятности инфицирования мочевыводящих путей патогенами тканей промежности, в частности Candida spp., у больных кандидозным вульвовагинитом, который, как известно, часто развивается на фоне эстрогении [13]. При изучении действия эстрогенов на планктонные клетки С. albicans получены достаточно противоречивые
ПРОБЛЕМЫ МЕДИЦИНСКОЙ МИКОЛОГИИ. 2010. Т. 12. №3
результаты. Одни авторы придерживаются мнения, эстрогены стимулируют экспрессию селективных
что эстрогены стимулируют рост гриба и образова- рецепторов флавопротеиновой природы на клеточ-
ние псевдомицелия, другие - получили данные об от- ной стенке С. albicans и что это может существен-
сутствии эффекта этих препаратов на данные микро- но влиять на общий рецепторный аппарат Candida
организмы [13-15]. (Skowronski R., et al., 1989; Madani N., et al., 1994).
Мы изучили воздействие эстрадиола дипропи- Под действием 17-(3-эстрадиола увеличивается
оната на формирование биопленок С. albicans. При рост Candida, вирулентность гриба, возрастает спо-
исследовании показано, что эстрадиол стимулиро- собность к образованию ростковых трубок, повыша-
вал образование биопленок гриба. Так, уже через ется его устойчивость к неблагоприятным условиям
1,5 часа в присутствии эстродиола масса биопленок внешней среды, в том числе стимулируется полирези-
составляла 0,23±0,019 мг, в то время как в контроль- стентность к антимикотическим препаратам [14-16].
ных пробах - 0,16±0,015 мг (табл. 1). Повышение су- Ряд исследователей обращают внимание на пря-
хого веса опытных биопленок, по сравнению с кон- мую зависимость между высоким уровнем эстрогена
тролем, отмечали на всех этапах их формирования. и частотой возникновения С a nd ida -инфекции. ОдК 48 часам наблюдения сухой вес опытных образцов ним из объяснений этого факта является избыточ-
превышал контрольные значения в 1,3 раза. ная продукция гликогена (нутриента для Candida
Уровень метаболической активности биопленок spp.) эстрогенстимулированными эпителиальными
гриба также был значительно выше в образцах, сфор- клетками [17]. Все это, совместно со стимуляцией
мированных в присутствии эстрадиола (табл. 2). Че- формирования биопленок С. albicans, может способ-
рез 1,5 часа наблюдения он составлял 0,12±0,010 ед. ствовать развитию кандидоза.
ОП против 0,07±0,007 ед. ОП в контроле, через 24 часа Таким образом, нами показано, что in vitro эстра-
- 0,74±0,057 ед. ОП против 0,52±0,053 ед. ОП кон- диол дипропионат значительно стимулировал обра-
трольных значений, через 48 часов - 0,95±0,054 ед. зование С а п d ida - б и о 11 л е п о к на материале катетера,
ОП, что также было значительно выше метаболизма в то время как под действием вибрамицина имела
биопленок, сформированных в отсутствии эстрадно- место тенденция к снижению формирования био-
ла (0,70±0,074 ед. ОП). пленок. Кортизон не оказывал значимого влияния на
В научной литературе имеются сведения, что этот процесс.
ЛИТЕРАТУРА
1. Notice to Readers: Fourth Decennial International Conference on Nosocomial and Healthcare-Associated Infections// MMWR. - 2000. -Vol. 49, №07. - P.138.
2. Pfaller M.A., Rhine-Chalberg J, Barry A.L., Rex J.H. Strain variation and antifungal susceptibility among bloodstream isolates of Candida species from 21 different medical institutions// Clin. Infect. Dis. - 1995. - Vol. 21. - P. 1507-1509.
3. Блинов Н.П. Candida species и кандидемии. Состояние проблемы (Обзор)//Ж.Проблемы мед. микологии. - 2001.
- Т. 3, №2. - С. 3-5.
4. Richards M.J., Edwards JR., Culver D.H., Gaynes R.P. Nosocomial infections in medical intensive care units in the United States. National Nosocomial Infections Surveillance System// Crit. Care Med. - 1999. - Vol. 27. - P. 887-892.
5. Пинегина O.H., Сатурнов A.B., Выборнова Г.Г., с соавт. Изучение видового состава микроорганизмов в биопленках на венозных и уретральных катетерах в отделениях реанимации и интенсивной терапии// Ж. Проблемы мед. микол. -2009 - Т. 11, № 2. - С. 105.
6. Erbay Н., Yalcin A.N., Serin S., et al. Nosocomial infections in intensive care unit in Turkish university hospital: a 2-year survey // Intensive Care Med. - 2003. - Vol. 29, №9. - P. 1482-1488.
7. Караев 3.O., Лебедева Т.Н. Патогенез кандидоза и аллергии к грибам рода Candida. - Баку, 2007. - 215 с.
8. Chandra J, Kuhn D.M., Mukherjee Р.К., et al. Biofilm Formation by the Fungal Pathogen Candida albicans: Development, Architecture, and Drug Resistance//Journal of Bacteriology, September. - 2001. - Vol. 183, No. 18. - P. 5385-5394.
9. Miceli М., Bernardo S., Lee S. In vitro analyses of the combination of high-dose doxycycline and antifungal agents against Candida albicans biofilms//International J. of Antimicrobial Agents. - 2009. - Vol. 34, Iss. 4. - P. 326-332.
10. Oliver B.G., Silver P.M., Marie C., et al. Tetracycline alters drug susceptibility in Candida albicans and other physiologic fungi// Microbiology. - 2008. - Vol. 154. - P. 960-970.
11. McCool L., Hanh М., Essmann М., Bryan L. Tetracycline effects on Candida albicans virulence factors// Infect. Dis. in Obstetr. Gynecol. - 2008. - №4. - P. 121-124.
12. Сергеев А. Ю., Сергеев Ю.В. Кандидоз.- М.: Триада-Х, 2000. - 470 с.
13. Essmann М., Larsen В. Protective Effect of the Selective Estrogen Receptor Modulator //Gynec. Obstetr. Invest. - 2000.
- Vol. 49, № 1. - P. 57-61.
14. Cheng G., Yeater K.M., HoyerL.L. Cellular and Molecular Biology of Candida albicans Estrogen Response// Eukaryotic Cell. - 2006. - Vol. 5, № 1. - P. 180-191.
15. Essmann М., Larsen B. Protective Effect of the Selective Estrogen Receptor Modulator //Gynec. Obstetr. Invest. - 2000.
- Vol. 49, № 1. - P. 57-61.
16. Lyte М., Freestone P.P., Neal C.P., et al. Stimulation of Staphylococcus epidermidis growth and biofilm formation by catecholamine inotropes//Lancet. - 2003. - Vol. 46, № 10361. - P. 130-135.
17. Аыкова С.Г., Немчанинова О.Б., Петренко O.C., Боровицкая О.Н. Поверхностный кандидоз в практике врача-дерматовенеролога. Часть П//Вестник дерматологии и венерологии. - 2006. - № 1. - С. 11-18.
Поступила в редакцию журнала 20.05.2010
Рецензент: Т.С.Богомолова
