Персистентный потенциал условно-патогенных микроорганизмов

Литература

1. Луханина Н.Н., Баранова A.M. Эпидемиологический надзор за малярией // сб.: Борьба с малярией экологически безопасными методами. - M., 1983. Ч. 1. С. 111 - 120.

2. Иванова Т.Н., Баранова А.М. Ситуация по малярии в Москве в 2001 - 2004 гг. // Инфекц. болезни и антимикробные средства. - М., 2004. С. 9 - 10.

3. Сергиев П.Г., Якушева А.И. Малярия в СССР // М.: Медгиз, 1956. - 301 с.

Персистентный потенциал

условно-патогенных

микроорганизмов

О.В. Бухарин, А.В. Валышев, С.В. Черкасов Институт клеточного и внутриклеточного симбиоза УрО РАН, г. Оренбург

В

эпоху антропогенного загрязнения среды обитания человека, возросшей техногенной нагрузки, иммунодефицитов и широкого применения антибиотиков и химиопрепаратов особую роль стали играть условно-патогенные микроорганизмы (УПМ). Широко распространенные в окружающей среде (воздухе, воде, почве) и входящие в состав нормальной микрофлоры человека и животных, эта группа микроорганизмов стала основной причиной оппортунистических инфекций и дисбиотических состояний.

Значительный прогресс в секвенировании высококонсервативных областей генома прокариот, главным образом генов, кодирующих РНК малых рибо-сомных субъединиц, коренным образом изменил представления о биологическом разнообразии микроорганизмов. Со времени опубликования первого издания Bergey's Manual of Systematic Bacteriology в 1984 году было описано свыше 2200 новых видов и 390 новых родов. Многочисленные таксономические перестановки и изменения в номенклатуре привели к появлению более 850 новых комбинаций. Большинство из описанных представителей микробного мира при определенных условиях способны вызвать инфекционный процесс, то есть являются условно-патогенными.

Учитывая, что микробиоценозы тела человека являются резервуаром значительного количества видов УПМ и, следовательно, источником эндогенных инфекций, изучение состава микрофлоры стало одним из приоритетных направлений экологии человека. Проведенные исследования показали, что микробные биоценозы представлены большим числом видов (более 500). Хорошим примером могут служить данные о количестве таксонов анаэробных микроорганизмов, входящих в состав флоры кожи, слизистых оболочек, пищеварительного тракта, дыхательных и

половых путей: на начало 2004 года было описано 137 видов грамположительных и 82 вида грамотри-цательных палочек, 33 вида грамположительных и 8 видов грамотрицательных кокков, 7 видов сульфат-редуцируюших бактерий, 3 вида метаногенов, 1 вид почкующихся бактерий и 11 видов спирохет [3].

Часто обладая широким набором «классических» факторов вирулентности, условно-патогенные микроорганизмы в процессе эволюции приобрели возможность выживания в условиях макроорганизма. Такая адаптивная способность рассматривается как их персистентный потенциал. Принимая во внимание, что пептидогликан бактерий, возможно, является важнейшей иммунологической мишенью для организма хозяина, у возбудителей существуют четыре способа защиты (изоляции) муреина от факторов иммунитета:

• «экранирование» клеточной стенки бактерии;

• продукция секретируемых факторов, инактивирующих защиту хозяина;

• антигенная мимикрия;

• образование форм с отсутствием (дефектом) клеточной стенки (1_-формы, микоплазмы) [1].

Анализ фактического материала по выживанию паразита в хозяине показал, что микроорганизмы способны инактивировать/деградировать как естественно-резистентные, так и гуморальные факторы иммунитета: лизоцим, тромбоцитарный катионный белок, гистоны, карнозин, железосвязывающий гликопротеин лактоферрин, бактерицидный компонент препарата человеческого лейкоцитарного интерферона, белки системы комплемента, иммуноглобулины классов А, М и С (рис. 1) [1, 17]. Изучение персистентного потенциала индигенной и транзиторной микрофлоры человека в норме и при дисбиотических

[Эпидемиология и Вакцинопрофилактика 24 (23)/2 0 05

Эпидемиология и Bакuинопрофилактика <4 (23)/2005

Рисунок 1.

Сєкрєтируємьіє факторы пєрсистєниии микроорганизмов.

Секретируемые факторы персистенции микроорганизмов

Днтидизоцимная активность Aнтилизиновая активность

Aнтикомплементарная активность Aнтигистоновая активность

«Aнтиинтерфероновая» активность Aнтикарнозиновая активность

Aнтииммyно- глобулиновая активность Aнтилактоферриновая активность

состояниях позволило выявить особенности распространения и выраженности этих биологических характеристик у микроорганизмов различных филогенетических групп [4, 8, 14 - 16]. У ряда условно-патогенных бактерий отмечены высокие значения перси-стенных свойств, которые характеризуют их участие в возникновении и поддержании дисбиозов, а также в развитии гнойно-воспалительных заболеваний [2, 8].

Оценка персистентного потенциала микроорганизмов имеет значение не только для расшифровки механизмов формирования микробиоценозов человека и патогенеза оппортунистических инфекций, но и может быть использована для сугубо практических целей - диагностики и лечения инфекционных болезней.

Так, например, было обнаружено, что штаммы кишечной палочки, выделенные при выраженном дис-

биозе (III - IV степени), обладают более высокими значениями антилизоиимной (AЛA), антиинтерферо-новой (AИA) и антикомплементарной (AKA) активности (рис. 2). Использование питательной среды, содержащей препарат человеческого лейкоиитарного интерферона, и последующее определение доли колоний бактерий, инактивирующих данный антимикробный фактор, легли в основу «антиинтерфероно-вого» теста. Данный метод с успехом был применен для скрининговой диагностики кишечного дисбиоза и кишечной инфекиии [10].

Изучение микроэкологии репродуктивных органов женщин при воспалительных заболеваниях придатков матки выявило, что дисбиотические состояния вагинального биотопа чаще встречались у больных женщин и составляли 92,9% против 26,9% женщин группы сравнения. У 50,6% женщин вагинальный дисбиоз характеризовался наличием микроорганизмов с выраженными персистентными характеристиками - AЛA и AKA (рис. 3). Следует отметить, что наиболее высокая степень экспрессии факторов пер-систениии была зарегистрирована у штаммов энтеробактерий, бактероидов, энтерококков, пептокок-ков и пептострептококков, выделенных от паииенток с тяжелым течением воспалительного проиесса.

Была выявлена связь реиидивов воспалительных заболеваний придатков матки с наличием в биотопах репродуктивных органов женщин микроорганизмов с выраженными персистентными свойствами. Это послужило основой для разработки способа прогнозирования реиидивов воспаления внутренних гениталий у женщин с использованием маркеров персистениии микрофлоры. При наличии микроорганизмов с высокими значениями персистениии свойств и низком содержании лизоиима и комплемента в иервикальном

Рисунок 2.

Связь пєрсистєнтного потєнииала кишєчной палочки и лисбиоза кишєчника

<

5

<

о

Ш <

Н

Б ф > т

°\ і со

о 5

^ * о у л ш о

60

50

40

30

20

I I Антилизоцимная активность I Антиинтерфероновая активность I I Антикомплементарная активность

О 10

IV

Степень дисбиоза кишечника

Рисунок 3.

Антилизоиимная (А) и антикомплементарная (В) активность микроорганизмов,

вылеленных из влагалища у злоровых женщин и больных с воспалительными заболеваниями прилатков матки

А

1,0

= 0,8 _

2

'иГ

*

2

0,6 _

0,4 _

I 0 X

аз

« 0,2

0,0

I I Штаммы, выделенные от здоровых женщин I I Штаммы, выделенные от больных женщин

ш £ -0 ^ х о л ^ ^ о

* £

о

о

го

ш 5!

II

и ^ $ о со

о

0)

та

03

к.

а

о

СВ

о

а

й

э

о

о

о

о

2

а

б

5

о

о

0

а

1

со

<п

:§

§

а

и

СО

00

I

а

0

1

I

&

о

0

1

Группы микроорганизмов

5

о

0

а

1

со

а

*

со

со

15

12

X

о

X

0

X

СО

I

со

I I Штаммы, выделенные от здоровых женщин I I Штаммы, выделенные от больных женщин

ш £

-О ^

х о л ^ ^ о

* £

о

о

го

с;

ш 5!

М

н ^ $ о со

о

0)

со

03

.со

о

со

о

э

о

о

о

о

о

б

5

о

о

0

а

1

со

со

5

а

о

со

оа

3

с

а

0

1

с

а

о

0

1

Группы микроорганизмов

5

о

0

а

1

со

а

*

со

£

со

£

[Эпидемиология и Вакцинопрофилактика <4 (23)/2 0 05

Эпидемиология и Bакuинопрофилактика <4 (23)/2005

Рисунок 4.

Связь врємєни возникновєния рєииливов воспалитєльньїх заболєваний прилатков матки с антилизоиимной (А) и антикомплємєнтарной (В) активностью микроорганизмов, вылєлєнныx из иєрвикального канала

>s

s

X

ПЗ

m

0

о

vo

пз

CO

A

X

-0

,

0

H

s

с

о

о

ш

ш

о

DQ

S

4

5 d" 0 О.

5

X

0

ш

о

X

S

X

и

о

со

5

0

О.

ш

3025-1 2015105-

Б

30

25-

20-

15

10

0,5 1 1,5 2

Значения АЛА

2,5

5 10 15

Значения АКА

20

секрете время ремиссии сокращалось (рис. 4). Патогенетическое значение этого факта очевидно, так как персистирующая микрофлора инактивирует факторы неспецифической защиты организма.

Возрастание персистентного потенциала вагинальной микрофлоры связано с провоцирующими факторами. Значительное повышение АЛА и АКА бактерий у женщин, применявших внутриматочную

контрацепцию, может объяснить высокую частоту воспалительных заболеваний репродуктивной системы у пациенток данной группы [5, 20, 21].

Полученные результаты свидетельствуют, что наряду с показателем микробной обсемененности, маркерами вирулентности и резистентности к антибиотикам, факторы персистенции условно-патогенных микроорганизмов можно использовать для установления этиологической значимости бактерий, выделенных при инфекционной патологии. Поэтому определение персистентного потенциала микрофлоры позволит значительно улучшить диагностику болезней микробной этиологии.

В рамках биоценозов микроорганизмы существуют не отдельными, изолированными друг от друга кластерами, а образуют ассоциации, консорциумы. При симбиотических взаимодействиях происходит изменение персистентного потенциала популяций, что нередко имеет существенное значение в развитии инфекционного процесса. На модели бактериальногрибковых взаимодействий было показано, что метаболиты грибов кишечной микрофлоры усиливают АЛА гемолитической и лактозонегативной кишечной палочки, клебсиелл, золотистого стафилококка, т.е. условно-патогенных микроорганизмов, наиболее часто вызывающих дисбиозы и внутрибольничные инфекции (рис. 5). В то же время происходит снижение персистентного потенциала бифидобактерий и бактероидов - индигенных обитателей кишечника, определяющих колонизационную резистентность и другие жизненно важные гомеостатические функции [13].

В других биотопах индигенные микроорганизмы оказывают на аллохтонную микрофлору аналогичное действие. На примере вагинального микробиоценоза было установлено, что лактобациллы ингибируют не только рост, но и персистентные характеристики S. epidermidis и E. coli. Так, при воздействии культуральной жидкости и клеточных экстрактов

Рисунок 5.

Влияние метаболитов грибов на антилизоиимную активность (АЛА) бактерий кишечной микрофлоры

П Повышение АЛА П Снижение АЛА

Е coli

m Е coli (лактозонегативная) о 2

| Klebsiella spp.

2

Q. „

0 S. aureus a.

1 Bifidobacterium spp.

J

С

>, Prevotella spp.

Bacteroides spp.

Анаэробные кокки

0 20 40 60 80 100

Доля (%) штаммов

Lactobacillus acidophilus, L. fermentum, L. rhamnosus было выявлено снижение АЛА, АКА и каталазной активности стафилококков и кишечной палочки (рис. 6) [23]. Приведенные данные свидетельствуют о роли лактофлоры в колонизационной резистентности не только с позиций их ингибирующего действия на жизнеспособность аллохтонных микроорганизмов, но и подавления их персистенции в занимаемом биотопе. Это особенно важно для понимания механизмов формирования микробиоценозов человека и расшифровки патогенеза эндогенных инфекций, вызванных УПМ.

Подобная «биорегуляция» факторов персистенции микробиоты послужила отправной точкой для использования персистентного потенциала бактерий как критерия оценки эффективности терапевтических мероприятий, направленных на лечение болезней микробной этиологии и коррекцию дисбиотиче-ских состояний.

Ревизия существующих биопрепаратов и лекарственных средств показала, что пробиотики (биологически активные добавки, содержащие живые микроорганизмы), пребиотики (пищевые ингредиенты с бифидогенным действием), фитопрепараты (лекарственные растения), иммуномодуляторы, витамины и гормоны способны модифицировать персистентные свойства микроорганизмов. Например, бифидобактерии из «Бифидумбактерина» снижают АЛА клебси-елл и диареегенных E. coli, подавляют АЛА и АКА ведущего возбудителя псевдомембранозного колита и воспалительных заболеваний кишечника - C. difficile [9, 12]. Лрожжевые грибы Saccharomyces boulardii из пробиотика энтерол снижают АЛА кишечной палочки [18]. Широко используемый в составе биопрепаратов олигосахарид инулин, как оказалось, способен оказывать не только бифидогенное действие, но и снижать АЛА E. coli и S. typhimurium, АЛА и АКА C. difficile [11, 12].

Корригирующее действие иммуномодуляторов традиционно рассматривают как результат влияния данной группы лекарственных средств на иммунную систему макроорганизма. Поэтому влияние отечест-

Рисунок 6.

Влияние клеточных экстрактов и супернатантов вагинальных лактобацилл на антикомплементарную активность Escherichia coli

>s

° -S'

« о

н

Q> СО

^ ' ' С

5

О

Влияние супернатантов лактобацилл

Влияние клеточных экстрактов лактобацилл

Контроль

15—.

12-

3-

л

Контроль Влияние Влияние Влияние L. acidophilus L fermentum L rhamnosus

венного препарата полиоксидония на биологические свойства бактерий был несколько неожиданным: в рекомендуемой терапевтической концентрации он снижал АЛА и АКА клебсиелл, шигелл, клостридий и грибов рода Candida [19, 22].

Многие лекарственные растения содержат химические вещества, ингибирующие антилизоцимный признак клебсиелл (ромашка, бессмертник, растороп-ша, солодка, кукурузные рыльца, фиалка, девясил, цикорий, полынь), золотистого стафилококка (ромашка, пижма, береза), клостридий (одуванчик), грибов рода Candida (ромашка, полынь, шиповник) [7].

Ранее выявленный эффект ингибирования персистентного потенциала условно-патогенных микроорганизмов стероидными гормонами, в частности эст-риолом, был применен для коррекции вагинального дисбиоза у женщин с целью профилактики воспалительных осложнений после внутриматочных вмешательств. В результате местного использования эстри-олсодержащего препарата «Овестин» происходило снижение АЛА эшерихий, стафилококков, коринеба-ктерий, что приводило к уменьшению обсемененно-сти вагинального биотопа этими микроорганизмами, восстановлению количества лактофлоры и, как следствие, снижению воспалительных осложнений после внутриматочных вмешательств [6].

Подход, основанный на подавлении персистентного потенциал УПМ биологическими и химическими факторами, позволяет значительно расширить круг используемых препаратов (не оказывающих прямого антибактериального действия) и эффективно элиминировать антибиотикорезистентные штаммы. Это приводит к хорошим результатам в борьбе с инфекциями и дисбиотическими состояниями.

Оценивая фактический материал в целом, следует отметить, что эндогенные и экзогенные факторы, определяющие условия существования УПМ, оказывают влияние на их факторы персистенции. Формирование популяций УПМ с персистентным потенциалом, способствующим длительному выживанию возбудителя в макроорганизме, является причиной возникновения дисбиозов и инфекционных процессов. Напротив, антиперсистентное действие имеет значение в поддержании колонизационной резистентности биотопов и формировании эубиоза.

Знания о персистентном потенциале УПМ имеют теоретическое и прикладное значение. Во-первых, они позволяют расшифровать механизмы формирования дисбиотических состояний и развития оппортунистических инфекций. Во-вторых, использование персистентных характеристик УПМ дает возможность осуществлять раннюю диагностику дисбиозов и инфекций, а также проводить эффективное лечение указанных состояний.

Работа выполнена при поддержке РФФИ грант <040496162.

Литература

1. Бухарин О. В. Персистенция патогенных бактерий. М.,

1999. 368 с.

[Эпидемиология и Вакцинопрофилактика 24 (23)/2 0 05

Эпидемиология и Bакцинопрофилактика <4 (23)/2005

2. Бухарин О. В., Валышев А. В. Факторы персистенции кишечной микрофлоры при дисбиозе // Вестн. РАМН. 1997. е

3. С. 19 - 22.

3. Бухарин О. В., Валышев А. В. Анаэробная микрофлора человека. Екатеринбург: УрО РАН, 2004. 264 с.

4. Бухарин О. В., Валышев А. В., Елагина Н. Н. Антилизоцим-ная активность анаэробных бактерий фекальной микрофлоры человека // Журн. микробиол. 2000. < 5. С. 20 - 22.

5. Бухарин О. В., Константинова О. Л., Кремлева Е. А., Черкасов С. В. Микробиологические критерии прогнозирования воспалительных осложнений внутриматочной контрацепции // Вестн. Росс. ассоц. акуш.-гинек. 1999. < 3. С. 118 - 119.

6. Бухарин О. В., Константинова О. Л., Кремлева Е. А., Черкасов С. В. Коррекция дисбиоза репродуктивного тракта женщин с помощью эстриолсодержащего препара-та//Журн. микробиол. 2000. < 2. С. 100 - 102.

7. Бухарин О. В., Челпаченко О. Е., Усвяцов Б. Я. и др. Влияние лекарственных растений на антилизоцимную активность микроорганизмов // Антибиотики и химиотер. 2003. < 5. С. 11 - 14.

8. Валышев А. В., Гильмутдинова Ф. Г., Фомичева С. В. Факторы персистенции энтеробактерий фекальной флоры при дисбиозе кишечника // Журн. микробиол. 1996. < 3. С. 96 - 98.

9. Валышев А. В., Елагина Н. Н., Кириллов В. А. и др. Влияние бифидобактерий на антилизоцимную активность энтеробактерий // Журн. микробиол. 2000. < 4. Прил. С. 77 - 79.

10. Валышев А. В., Зыкова Л. С., Коннова М. Е. Скрининговая диагностика дисбиоза кишечника // Журн. микробиол. 1994. Приложение (август-сентябрь). С. 71 - 74.

11. Валышев А. В., Кириллов В. А., Кириллов Л. А., Бухарин О.

В. Влияние инулина на биологические свойства энтеробактерий // Журн. микробиол. 2000. < 1. С. 79 - 80.

12. Валышев А. В., Кириллов Л. А., Паньков А. С. и др. Оценка влияния лекарственных препаратов на биологические свойства Clostridium difficile // Журн. микробиол. 2003. < 4. С. 85 - 88.

13. Валышев А. В., Перунова Н. Б., Бухарин О. В. Механизмы формирования бактериально-грибковых ассоциаций в кишечнике человека // Пробл. мед. микол. 2004. Т. 6, < 2. С. 65.

14. Bалышев A. B., Перунова Н. Б., Bалышева И. B. Инактивация факторов естественной резистентности грибами Rhodotorula mucilaginosa // Усп. мед. микол. 2003. Т. 1. С. 54 - 55.

15. Bалышев A. B., Перунова Н. Б., Bалышева И. B. и др. Факторы персистенции дрожжеподобных грибов рода Candida // Усп. мед. микол. 2003. Т. 1. С. 53.

16. Bалышева И. B., Bалышев A. B., ^рташова O. Л., Бухарин O. B. Aнтилактоферриновая активность Candida species // Пробл. мед. микол. 2004. Т. 6, < 2. С. 65.

17. Bалышева И. B., Bалышев A. B., ^рташова O. Л. и др. Новый метод определения антилактоферриновой активности микроорганизмов // Журн. микробиол. 2003. < 4. С. 64 - 67.

18. Юфиллов Л. A., Перунова Н. Б., Челпаченко O. Е. и др. Mо-дифицирующее действие Saccharomyces boulardii на биологические свойства энтеробактерий//Журн. микробиол. 2002. < 4. С. 57 - 59.

19. Юфиллов Л. A., Чайникова И. Н., Перунова Н. Б. и др. Bли-яние иммуномодулятора полиоксидония на биологические свойства микроорганизмов // Журн. микробиол. 2003. < 4. С. 74 - 78.

20. Юэнстантинова O. Л., ^емлева Е. A., Черкасов С. B., Чертков K. Л. Mикрофлора репродуктивного тракта женщин при внутриматочных вмешательствах // Журн. микробиол.

2000. < 2. С. 98 - 100.

21. ^емлева Е. A., Юэнстантинова O. Л., Черкасов С. B. Mhk-робиологические подходы к прогнозированию воспалительных осложнений внутриматочных вмешательств // Журн. микробиол. 2000. < 4. Прил. С. 92 - 95.

22. Чайникова И. Н., ^риллов Л. A., Перунова Н. Б. и др. Bлияние иммуномодулятора полиоксидония на факторы персистенции возбудителей инфекционно-воспалительных процессов // Russ. J. Immunol. 2004. Vol. 9, Suppl. 1. P. 153.

23. Черкасов С. B., Забирова T. M., Сгибнев A. B. и др. Изменение биологических свойств Staphylococcus epidermidis и Escherichia coli под влиянием метаболитов вагинальных лактобацилл в эксперименте // Журн. микробиол. 2001. < 4.

С. 114 - 117.

ПОЛИОКСИДОНИЙ - ПРЕПАРАТ XXI ВЕКА!

За создание Полиоксидония и внедрение его в медицинскую практику группа российских ученых в 2002 году была удостоена высшей награды Родины -Государственной Премии Российской Федерации.

Более 30 лет потребовалось российским ученым из Института иммунологии Минздрава России, чтобы создать высокоэффективный иммуномодулятор Полиоксидоний, cредство, которое по праву можно назвать препаратом XXI века. Этот препарат - единственный иммуномодулятор двойного действия. Он не только восстанавливает иммунный статус человека, но связывает и выводит токсины из организма. Аналогов Полиоксидонию по составу и

эффективности воздействия нет во всем мире.

Полиоксидоний (таблетки 12 мг) используют в терапии:

• острых и хронических воспалительных рецидивирующих бактериальных, вирусных и грибковых инфекций ротовой полости, околоносовых пазух, верхних дыхательных путей, внутреннего и среднего уха; Полиоксидоний восстанавливает иммунитет при иммунодефицитных состояниях и онкологических заболеваниях

Полиоксидоний

применяют в лечении:

• хронических заболеваний органов дыхания

• хирургических, гинекологических и аллергических заболеваний

• гнойно-воспалительных процессов кожи и мягких тканей

• туберкулеза, бронхиальной астмы и ревматоидного артрита

Лечение Пoлиoкcидoнием случили бoлее 2-х млн челoвек - и ни в oднoм случае не 6brno заpегиcтpиpoванo пoбoчныx эффектов или ocлoжнений.

ПОЛИОКСИДОНИИ ПОМОГ ИМ - ПОМОЖЕТ И ВАМ!

Спрашивайте в аптеках города.

Производитель: «НПО Петровакс Фарм», 115598, г. Москва, ул. Загорьевская, д.10, корп.4, тел./факс /095/ 329-17-18, 117-81-55, 117-81-77. Справки по тел. /095/ 744-29-68, 410-66-34. www.polyoxidonium.ru