Введение к работе
Актуальность темы исследования.
Инфекции мочевыводящих путей (ИМП) наиболее распространены среди инфекций, связанных с оказанием медицинской помощи (ИСМП), составляя до 40% от общего числа случаев ИСМП. Важность проблемы ИМП обусловлена также высокими уровнями заболеваемости и смертности пациентов, значительными экономическим и социальным ущербами. За последние годы накопилось значительное количество информации о распространении резистентных штаммов уропатогенов, которые выделяются не только в условиях стационара, но и при внебольничных случаях ИМП (Лопаткин Н.А., 2001 г.).
Важнейшей проблемой системы здравоохранения является изучение свойств госпитальных штаммов возбудителей нозокомиальных инфекций и причин их формирования, поскольку появление госпитальных штаммов сопровождается резким снижением эффективности санитарно-противоэпидемических и профилактических мероприятий в стационарах.
С активным внедрением мероприятий инфекционного контроля в современных больницах, правил асептики и антисептики произошла эволюция как патогенных, так и условно-патогенных микроорганизмов, обеспечившая толчок к селекции новых штаммов, обладающих устойчивостью к антимикробным препаратам (АБП) (антибиотикам, дезинфектантам, антисептикам). Эти штаммы более приспособлены к паразитическому существованию среди пациентов ввиду формирования новых факторов их патогенности и повышения степени вирулентности (Григорьев К.И., 2007 г.).
В настоящее время с развитием генетики в мире проводится всё больше исследований по выяснению взаимодействий бактерий с бактериофагами. Фаги обнаруживают во всех экосистемах, где существуют бактерии. Выявлена важная роль фагов в переносе генетического материала между бактериями, ограничении численности, передачи элективных факторов устойчивости, эволюции бактерий (Vos M., Philip J., Birkett P.J., Elizabeth B., 2009 г., Wommack E., 2003 г.).
Умеренные фаги способны к горизонтальной передаче генов между микроорганизмами через встраивание профага в их генетический аппарат. При этом фаги взаимодействуют лишь с родственными видами бактерий, а не хаотично. Иногда фаги также вовлечены в передачу мобильных генетических элементов или бактериальной ДНК (трансдукция). Однако эти процессы на данный момент недостаточно изучены.
Способность вызывать заболевания человека у некоторых бактерий (V. cholerae, C. diphtheriae и C. botulinum) обусловлена специфической модификацией генома, производимой одним профагом.
Другие микроорганизмы (S. aureus, E. coli, Pseudomonas aeruginosa, Proteus vulgaris и Proteus mirabilis) содержат множество профагов, и каждый из закодированных фагом факторов патогенности или устойчивости вносит ощутимый вклад в способность к паразитизму лизогенизированной бактерии. Исследования этой группы бактерий выявили очевидные доказательства совместной эволюции профага и лизогенизированной бактерии (Goerke C., 2008 г.; Ito T., 2008 г.; Brssow H., 2004 г.; Domingo-Calap P., 2009 г.).
Таким образом, детальное изучение роли бактериофагов в формировании госпитальных штаммов возбудителей ИМП и механизмов формирования госпитальных штаммов возбудителей ИМП представляются важной и актуальной научной проблемой эпидемиологии.
Степень разработанности темы исследования. Впервые понятие госпитального штамма микроба было дано Беляковым В.Д. в 1976 году. Он полагал, что полиантибиотикорезистентность является основным свойством госпитального штамма. В настоящее время наиболее актуальным и общепринятым является понятие госпитального штамма, предложенное Зуевой Л.П. в 2008 году. Согласно данному положению основными свойствами госпитального штамма являются вирулентность и способность вызывать групповые вспышки заболеваемости. В настоящее время происходит эволюционное развитие госпитальных штаммов, возрастает их устойчивость к антибиотикам, дезинфектантам и антисептикам. Часто госпитальные штаммы становятся возбудителями инфекций, связанных с оказанием медицинской помощи. Благодаря последним достижениям науки стало возможным использование молекулярно-генетических исследований для изучения механизмов формирования госпитальных штаммов. В настоящее время осуществляется активное секвенирование штаммов возбудителей ИМП преимущественно зарубежными учёными и изучение генов вирулентности (Brssow H., 2004 г., Barondess J.J., 1995 г., Winstanley C., 2009 г., Toba F.A., 2011 г.). В том числе изучается роль бактериофагов в передаче генов вирулентности у госпитальных штаммов (Yasmin A., 2010 г., Brssow H., 2004 г.). Однако, участие бактериофагов в формировании госпитальных штаммов возбудителей ИМП и влияние генов вирулентности у госпитальных штаммов на проявления эпидемического процесса обусловленных ими инфекционных заболеваний у пациентов урологических стационаров остаются недостаточно изученными.
Цель исследования – выявить эпидемиологические особенности формирования госпитальных штаммов в урологических отделениях под воздействием бактериофагов.
Задачи исследования:
1. Определить этиологическую структуру штаммов микроорганизмов, вызывающих ИМП в урологическом отделении.
2. Выявить частоты внутрибольничных инфекций мочевыводящих путей и заносов инфекций мочевыводящих путей в урологическом отделении.
3. Изучить генетическую структуру штаммов возбудителей ИМП.
4. Выявить инцидентность фаговых генов вирулентности у ведущих возбудителей ИМП.
5. Изучить формирование госпитальных штаммов возбудителей ИМП под влиянием бактериофагов.
6. Разработать меры борьбы с госпитальными штаммами возбудителей ИМП с помощью бактериофагов.
Научная новизна исследования.
Впервые с использованием молекулярно-генетических методов изучен механизм развития эпидемического процесса внутрибольничных инфекций мочевыводящих путей (ВИМП).
Впервые в урологическом отделении определена эпидемиологическая значимость штаммов Enterococcus spp., E. coli, Klebsiella spp., Proteus spp., Pseudomonas spp., имеющих гены фагоопосредованных факторов вирулентности.
Определены эпидемиологические особенности формирования госпитальных штаммов возбудителей ИМП под влиянием бактериофагов.
Разработана тактика применения бактериофагов в урологических стационарах.
Теоретическая и практическая значимость исследования. Теоретическая значимость работы заключается в выявлении эпидемиологических особенностей формирования госпитальных штаммов под воздействием бактериофагов.
Изучены генетические и фенотипические характеристики госпитальных штаммов возбудителей ИМП, циркулирующих в урологических отделениях. Охарактеризована эпидемиологическая значимость штаммов, имеющих гены фагоопосредованных факторов патогенности.
Выявлены главные факторы риска внутрибольничных заражений пациентов урологического отделения.
Изучен механизм развития эпидемического процесса ВИМП с применением молекулярно–генетических методов.
Практическая значимость работы заключается в разработке тактики применения бактериофагов в урологических отделениях. Показана эффективность бактериофагов как лечебных средств для борьбы с госпитальными штаммами возбудителей ИМП in vitro.
Проведена адаптация RAPD-генотипирования с универсальным праймером R5 для типирования уропатогенных энтерококков. Подобраны последовательности праймеров и разработаны методики для поиска фагоопосредованных генов вирулентности у штаммов ведущих возбудителей ИМП.
Методология и методы исследования. В исследовании использовались современные общенаучные и специальные эпидемиологические и лабораторные методы. Проводилась выкопировка данных из историй болезни пациентов и медицинской документации Медико-санитарной части №70 СПБ ГУП «Пассажиравтотранс» (МСЧ №70) и СПб ГБУЗ «Городская Больница №26» (ГБ №26) с последующим занесением данных в специально разработанную форму программы Epi Info. Проводились сбор эпидемиологического анамнеза, проспективное и ретроспективное эпидемиологическое наблюдение. Осуществлялись бактериологическое исследование выделенных от пациентов стационаров штаммов с выявлением профиля устойчивости к антибиотикам, ПЦР RAPD-генотипирование всех выделенных штаммов, ПЦР поиск фагоопосредованных генов вирулентности у изучаемых штаммов по специально разработанным методикам. Значимость всех полученных результатов оценивалась общепринятыми статистическими методами.
Положения, выносимые на защиту:
1. Формирование госпитальных штаммов с наличием фагоопосредованных генов вирулентности приводит к активизации эпидемического процесса инфекций мочевыводящих путей.
2. Наиболее значимыми факторами риска, способствующими возникновению внутрибольничных заражений в урологическом отделении, явились: катетеризация мочевыводящих путей; факторы, ассоциированные с перевязкой пациентов, и проведение цистоскопии.
3. Штаммы возбудителей инфекций мочевыводящих путей, имеющие разные профаговые гены вирулентности, существенно различаются по способности распространяться в госпитальных условиях.
Апробация результатов исследования. Диссертационная работа апробирована на заседаниях кафедры эпидемиологии, паразитологии и дезинфектологии СЗГМУ им. И.И. Мечникова (17.10.2012 г.) и проблемной комиссии «Эпидемиология, профилактика, диагностика и лечение инфекционных (бактериальных, вирусных, микотических, паразитарных и связанных с оказанием медицинской помощи) и некоторых неинфекционных заболеваний» (13.02.2013 г.).
Материалы диссертации доложены и обсуждены:
1. На всероссийской конференции с международным участием «Актуальные проблемы медицины и биологии», 27 – 30 апреля 2010 года, СПбГМА им. И.И. Мечникова, Санкт – Петербург.
2. На всероссийской конференции «Проблемы биомедицинской науки третьего тысячелетия», 21 – 22 декабря 2010 года, ФГБУ “НИИЭМ” СЗО РАМН, Санкт – Петербург.
3. На всероссийской конференции с международным участием «III Ежегодная научная конференция молодых ученых и специалистов», 24-25 марта 2011 года, ФГБУ «ФЦСКЭ имени В.А. Алмазова», Санкт-Петербург.
4. На всероссийской конференции с международным участием «Профилактическая медицина-2011», 24 ноября 2011 года, СЗГМУ им. И.И. Мечникова, Санкт-Петербург.
5. На всероссийской конференции с международным участием «IV Ежегодная научная конференция молодых ученых и специалистов», 22-23 марта 2012 года, ФГБУ «ФЦСКЭ им. В.А. Алмазова», Санкт-Петербург.
6. На региональной конференции «Актуальные вопросы эпидемиологической диагностики, выявления и учёта ВБИ (ИСМП) в соответствии с действующим законодательством и региональными стандартами», 13 июня 2012 года, Комитет по здравоохранению Администрации Санкт-Петербурга, Санкт-Петербург.
7. На заседании Всероссийского научно – практического общества эпидемиологов, микробиологов и паразитологов от 18 сентября 2012 года, СПб НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Пастера, Санкт-Петербург.
8. На всероссийской конференции с международным участием «Профилактическая медицина - 2012», 28 ноября 2012 года, СЗГМУ им. И.И. Мечникова, Санкт-Петербург».
Личный вклад автора. Автором был полностью выполнен сбор научной информации путем выкопировки данных из медицинской документации МСЧ №70 и ГБ №26. Проведено проспективное эпидемиологическое наблюдение за пациентами урологического отделения МСЧ №70. Отобран клинический материал от пациентов и из внешней среды урологического отделения МСЧ №70. Проведены бактериологические исследования выделенных штаммов возбудителей ИМП из МСЧ №70 и ГБ №26, создана коллекция из всех выделенных штаммов возбудителей ИМП и сохранена в музее лаборатории госпитальных инфекций кафедры эпидемиологии, паразитологии и дезинфектологии СЗГМУ им. И.И. Мечникова. Проведено выделение бактериофагов основных возбудителей ИМП из исследуемого материала с последующей фильтрацией и сохранением вирулентных бактериофагов в музее лаборатории госпитальных инфекций кафедры эпидемиологии, паразитологии и дезинфектологии СЗГМУ им. И.И. Мечникова. Проведено RAPD-генотипирование всех исследуемых штаммов. Проведены подбор фагоопосредованных генов вирулентности по данным мировой литературы и лабораторное исследование всех изучаемых штаммов методом ПЦР на наличие/отсутствие данных генов. Совместно с доцентами кафедры эпидемиологии, паразитологии и дезинфектологии СЗГМУ им. И.И. Мечникова Гончаровым А.Е. и Аслановым Б.И. осуществил подбор праймеров и ПЦР методик для поиска фагоопосредованных генов вирулентности у штаммов ведущих возбудителей ИМП. Автором осуществлялось планирование, выполнение и анализ полученных результатов исследования.
Реализация результатов исследования. Материалы диссертации использованы при выполнении гранта в рамках Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг., по лоту «Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров в области фундаментальной медицины и физиологии» шифр «2010-1.1-143-115», по теме: «Разработка системы молекулярно-генетического мониторинга эпидемиологически опасных штаммов условно-патогенных микроорганизмов с множественной лекарственной устойчивостью».
По результатам диссертационного исследования издано учебно-методическое пособие «Клинико-эпидемиологические особенности гнойно-септических инфекций мочевыводящих путей в урологическом стационаре» (СПб., 2011 г.). Материалы работы были использованы при подготовке методических рекомендаций «Принципы использования бактериофагов для борьбы с инфекциями, связанными с оказанием медицинской помощи» (СПб., 2013 г.), утвержденных первым заместителем Председателя Комитета по здравоохранению Правительства Санкт-Петербурга.
Результаты исследования используются в процессе обучения студентов на кафедре эпидемиологии, паразитологии и дезинфектологии и кафедре урологии СЗГМУ им. И.И. Мечникова. Результаты исследования внедрены в практическое занятие кафедры эпидемиологии, паразитологии и дезинфектологии для студентов 6 курса медико-профилактического и лечебного факультетов «Противоэпидемический режим стационара», в лекции для студентов 6 курса медико-профилактическго факультета «Эпидемиология и профилактика госпитальных инфекций» и «Система инфекционного контроля за внутрибольничными инфекциями». Результаты исследования внедрены в практическое занятие кафедры урологии для студентов 4 курса медико-профилактического и лечебного факультетов «Неспецифические воспалительные заболевания органов мочевой и половой систем мужчин». Внедрение результатов работы в практику подтверждено актами о внедрении.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 19 научных работ, в том числе 5 статей в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 187 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, главы материалов и методов исследования, трех глав собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций, списка сокращений и условных обозначений, списка использованной литературы и приложения. Текст иллюстрирован 22 таблицами и 28 рисунками. Библиографический указатель включает 239 источников литературы (24 отечественных и 215 иностранных).
