Введение к работе
Актуальность проблемы
Низкие темпы снижения заболеваемости эшерихиозами, увеличение числа серологических вариантов возбудителя, несущих генетические детерминанты вирулентности и резистентности к антибактериальным препаратам, значительная контаминация эшерихиями объектов окружающей среды представляют комплекс медико-социальных и экологических проблем.
Согласно рекомендации ВОЗ Escherichia coli различных серологических групп и серовариантов, способные вызывать острые кишечные инфекции (ОКИ) у человека, называют диареегенными, в отличие от патогенных эшерихий - возбудителей заболеваний внекишечной локализации. К числу последних относят уропатогенные для людей и патогенные для птиц штаммы эшерихий, в частности, E. coli O1:K1 (Barnes H., 2003; Vandemaele F., 2003; Ewers C., 2007).
За последние 20 лет перечень диареегенных эшерихий значительно пополнился представителями группы ЭГКП - энтерогеморрагических эшерихий (основной возбудитель - E. coli O157:H7), вызывающих тяжелое течение ОКИ и осложнения в виде гемолитико-уремического синдрома и почечной недостаточности (Levin M., 1987; Orth D., 2006; Степаншин Ю.Г., 2005). В то же время, штаммы некоторых серологических групп эшерихий (например, E. coli O144), ранее признанных возбудителями ОКИ, нередко выделяют и от практически здоровых лиц (Киселева Б.С., 1975; Regina M., 1983; Kurazono T., 2000; Rappelli P., 2005).
В последние десятилетия установлено, что патогенные для человека E. coli отличаются от эшерихий - представителей нормальной микрофлоры кишечника наличием генов вирулентности в составе хромосомы, плазмид и бактериофагов. Это определяет особенности эпидемиологии, патогенеза и клинических проявлений вызываемых заболеваний (Nataro J., 1998; Kobayashi K., 2002; Бондаренко В.М., 2002; Johnson J., 2005). Однако результаты лабораторной диагностики, основанной на ограниченном числе фенотипических тестов, не позволяют с уверенностью оценить этиологическую значимость штаммов эшерихий с учетом их серологической принадлежности к определенной группе (варианту) или биовару.
Накопленные данные свидетельствуют о необходимости углубленного изучения внутривидового разнообразия бактерий E coli, определения факторов вирулентности или их генетических детерминант наряду с полным серологическим типированием для окончательной идентификации эшерихий как возбудителей ОКИ.
Цель исследования:
Изучить биологические свойства штаммов E. coli серологических групп O1, O144 и O157, циркулирующих на ряде территорий Северо-Западного Федерального округа, и оценить их этиологическую значимость при острых кишечных инфекциях.
Задачи исследования:
1. Выявить особенности этиологической структуры эшерихиозов на ряде территорий Северо-Западного Федерального округа.
2. Изучить культуральные, биохимические и серологические свойства штаммов
E. coli О1, О144 и О157, выделенных от больных острыми кишечными инфекциями и здоровых лиц.
3. Определить способность к инвазии и продукции токсинов у штаммов E. coli О1, О144 и О157.
4. Выявить у штаммов E. coli О1, О144 и О157 генетические детерминанты, ассоциированные со способностью к адгезии, инвазии и токсинообразованию.
5. Провести сравнительное изучение чувствительности к антибактериальным препаратам штаммов E. coli различных серологических групп – возбудителей острых кишечных инфекций и представителей нормальной микрофлоры кишечника.
Личный вклад автора
Диссертация представляет собой анализ и обобщение результатов исследований, полученных автором лично. В работах, выполненных в соавторстве, вклад автора является определяющим и заключается в исследовании биологических свойств эшерихий, обсуждении результатов в научных публикациях и докладах.
Научная новизна
В основу работы положены обобщенные результаты исследований по изучению биологических свойств штаммов эшерихий, идентифицированных в практических лабораториях как возбудители ОКИ. Итоги выполненных микробиологических, экспериментальных и молекулярно-генетических исследований позволили получить новые данные о гетерогенности популяции диареегенных эшерихий различных серологических групп.
Дана комплексная характеристика основных биологических свойств и факторов патогенности штаммов эшерихий, циркулирующих в настоящее время, показана необходимость их использования, как важных критериев для обоснования этиологической значимости возбудителей ОКИ.
Показано, что штаммы E. coli О1, циркулирующие в последние годы, по антигенной структуре и наличию генов, контролирующих пиелонефрит-ассоциированные пили и продукцию аэробактина, принадлежат к высоко вирулентному для птиц и уропатогенному для человека серовару E. coli О1:К1:Н7.
Выявлена циркуляция штаммов нового биовара 4 E. coli О144, отличающегося от трех ранее известных ферментативными свойствами, серотиповой принадлежностью и отсутствием факторов патогенности, характерных для энтероинвазивных кишечных палочек (ЭИКП).
Впервые на территории Северо-Западного региона России показана циркуляция E. coli О157:Н7 и E. coli О157:Н- - известных возбудителей группы ЭГКП. Установлена неоднородность штаммов по комплексу факторов патогенности, серологическому варианту и генотипу.
Установлено широкое распространение антибиотикорезистентности у диареегенных E. coli. Результаты изучения репрезентативной коллекции штаммов дают углубленное представление о распространенности устойчивости и механизмах резистентности к -лактамным препаратам у представителей рода Escherichia.
Практическая значимость
Установлено, что в настоящее время в качестве возбудителей ОКИ регистрируют штаммы E. coli серогрупп О1 и О144, которые не содержат гены вирулентности диареегенных эшерихий.
Показана диагностическая ценность определения серотиповой принадлежности и ведущих факторов патогенности диареегенных эшерихий. При оценке этиологической значимости штаммов E. coli О1 и О144, регистрируемых в настоящее время как возбудители ОКИ, необходимо подтверждение их принадлежности к конкретным био- и серовариантам.
Детальная характеристика биологических свойств штаммов E. coli О157 позволила адекватно оценить наличие и состояние факторов патогенности представителей группы ЭГКП, впервые зарегистрированных на Северо-Западе России.
Результаты изучения чувствительности к антибактериальным препаратам (АБП) возбудителей эшерихиозов позволили получить представление о механизмах формирования устойчивости, что может служить основой для коррекции фармакологического формуляра лечения данных заболеваний.
Внедрение полученных результатов. На основе полученных результатов разработаны методические указания «Особенности лабораторной диагностики эшерихиозов, обусловленных энтерогеморрагическими E. coli O157:Н7» (МУК 4.2.018-99. – СПб., 1999). Практическая значимость работы подтверждена использованием ее материалов в бактериологических лабораториях Санкт-Петербурга и Ленинградской области, а также в учебном процессе кафедр микробиологии ГОУВПО СПбГМА имени И.И.Мечникова Росздрава и эпидемиологии и дезинфектологии ГОУ ДПО СПб МАПО Росздрава.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
1. У штаммов E. coli О1, регистрируемых в настоящее время как возбудители острых кишечных инфекций, отсутствует комплекс генетических детерминант вирулентности диареегенных эшерихий. По антигенной структуре и набору факторов патогенности штаммы E. coli О1:К1:Н7 принадлежат к высоковирулентному для птиц серовару и могут рассматриваться как потенциально уропатогенные эшерихии.
2. Популяция E. coli 0144 в настоящее время представлена неинвазивными штаммами биовара 2 и нового биовара 4.
3. Штаммы эшерихий серологической группы 0157, зарегистрированные как возбудители острых кишечных инфекций на Северо-Западе России, неоднородны по генотипу, продукции флагеллина и типу продуцируемых шига-подобных токсинов.
4. Резистентность к антибактериальным препаратам встречается чаще в популяции диареегенных эшерихий, чем среди эшерихий - представителей нормальной микрофлоры кишечника.
Апробация работы
Материалы диссертации доложены и обсуждены на Всероссийской научно-практической конференции: «Медицинская микробиология - ХХI век» (Саратов, 2004); Заседаниях отделения Всероссийского научно-практического общества эпидемиологов, микробиологов и паразитологов в Санкт-Петербурге и Ленинградской области (Санкт-Петербург 2004, 2005); Юбилейной научной конференции молодых ученых Северо-Западного региона (Санкт-Петербург, 2004); Всероссийской научной конференции молодых ученых с международным участием «Актуальные вопросы инфекционной патологии-2005» (Санкт-Петербург, 2005); Международном молодежном медицинском конгрессе «Санкт-Петербургские научные чтения» (Санкт-Петербург, 2005); Международном симпозиуме «Актуальные проблемы антибиотикорезистентности и антибактериальной терапии инфекционных заболеваний» (Санкт-Петербург, 2006); 7ом международном научном конгрессе по инфекционным заболеваниям стран Балтийского региона (Рига, 2006); IX международном Конгрессе МАКМАХ/BSAC по антимикробной терапии (Москва, 2007).
Публикации результатов исследования. По теме диссертации опубликовано 24 научные работы в 1999 - 2007 гг. из них 3 в изданиях, рекомендованных ВАК.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 152 страницах машинописного текста и включает введение, обзор литературы, материалы и методы исследования, пять глав собственных исследований, заключение, выводы, практические рекомендации, список литературы и приложение. Работа иллюстрирована 24 таблицами, 18 рисунками и 10 фотографиями. Список литературы содержит 235 источников, из них 110 отечественных и 125 иностранных авторов.
