Введение к работе
Актуальность проблемы. В настоящее время на фоне техногенных и антропогенных воздействий на биосферу возникают негативные тенденции, среди которых особое значение имеют нарушение эволюцнонно сложившихся микробных экосистем как в организме человека, так и во внешней среде, распространение бактерий с измененными культуральными, биохимическими, морфологическими и вирулентными свойствами (Калина Г.П., 1983; Ильин И.Е., 1986; Новиков Ю.В., 1986; Виноградова Л.А и др., 1991). Именно поэтому актуальным является изучение микроэкологических аспектов обитания условно-патогенных микроорганизмов, поиск дополнительных критериев, позволяющих дифференцировать бактерии с целью определения их этиологической и эколого-эпидемиологической значимости.
Кишечная палочка, как убиквитарный микроорганизм с выраженной гетерогенностью и способностью адаптироваться к различным воздействиям, является универсальным объектом при проведении клинико-лабораторных, эколого-эпидемиологических и санитарно-гигиенических исследований.
В современных условиях, однако, уже недостаточно ограничиваться только определением видовой принадлежности выделенных эшерихий, изучением биохимических и антигенных свойств. Необходимо более тонкое маркирование как патогенных так и непатогенных бактерий, тем более, что грани между различными вариантами эшерихий не всегда поддаются четкой дифференциации (Маслов М.С., 1962; Покровский В.И., 1985; Улиско И.Н. и др., 1993), а поиск убедительных критериев ограничен сложностью и дороговизной используемых методов, что затрудняет широкое их применение в практическом здравоохранении, особенно при проведении массовых скрининг-исследований и микробиологического мониторинга объектов внешней среды.
Перспективным в плане поиска информативных критериев, позволяющих сделать заключение об этиологической и эколого-эпидемиологической значимости эшерихий, представлялось изучение факторов персистенции, поскольку именно эти свойства сообщают бактериям устойчивость к защитным механизмам хозяина, обеспечивают стабильность подвижного равновесия в биоценозе, создают определенные селективные преимущества в условиях воздействия различных абиогенных и биотических факторов.
Исследование комплекса признаков персистенции: антилизоцимной (АЛА), антиинтерфероновой (АИА), актикомшіементарной (АКА) активностей у кишечных палочек, выделенных из различных экологических ниш актуально и представляет интерес не только в теоретическом плане, расширяя знания о биологии и микроэкологии эшерихий, но и в прикладном аспекте, обосновывая возможность разработки быстрых и достаточно надежных методов оценки индикаторной значимости эшерихий.
Цель исследования.Изучение и оценка информативности маркеров персистенции Е. coli для определения возможности их использования при проведении эколого-гигиенических исследований.
Задачи исследования:
-
Изучить частоту и диапазон распространения, степень выраженности АЛА, АИА, АКА и других биологических свойств у эшерихий, выделенных из различных источников.
-
Описать биопрофили кишечных палочек, выделенных из различных экологических ниш.
-
Определить степень экологической детерминации отдельных признаков эшерихий.
-
Изучить взаимосвязи между отдельными факторами персистенции эшерихий, а также их связь с адгезивной способностью, колициноген-ностью и антибиотикорезистентностью.
Положения, выносимые на защиту:
-
Факторы персистенции АЛА, АИА, АКА широко распространены в природных популяциях эшерихии и характеризуются высокой степенью экологической детерминации.
-
Распространенность и выраженность факторов персистенции, характеризующие эковариантые различия биопрофилей эшерихии, являются информативными критериями экологической принадлежности кишечных палочек.
Научная новизна. Впервые изучен комплекс факторов персистенции АЛА, АИА, АКА у эшерихии, выделенных из различных источников.
Изучены взаимосвязи признаков персистенции эшерихии между собой и с другими биологическими свойствами: адгезивной способностью, коли-циногенностью и антибиотикорезистентностью. Установлены различия в структурах корреляционных связей между исследуемыми признаками у эшерихии в зависимости от источника выделения.
Выявлены различия в распространенности и выраженности биологических свойств эшерихии в зависимости от набора факторов персистенции, максимальная выраженность всех исследуемых свойств и наибольшее число штаммов, обладающих колициногенностью и множественной устойчивостью к 5 и более антибиотикам определены в группе эшерихии с комплексом факторов персистенции АЛА, АИА, АКА. В группе кишечных палочек с отсутствием персистентных свойств были зафиксированы минимальные значения индекса адгезии и маркера резистентности, а также полностью отсутствовали штаммы; обладающие колициногенностью и множественной устойчивостью к 5 и более антибиотикам.
Определена степень экологического влияния специфических условий среды обитания на отдельные признаки эшерихии. Установлено, что наиболее подверженными экологической детерминации являются персистент-
ные характеристики и антибиотикорезистентность эшерихий (результаты дисперсионного анализа).
На основании изучения факторов персистенции, колициногенности, адгезивной способности и антибиотикорезистентности описаны биопрофили эшерихий различного происхождения. Показано, что эковарианты эшерихий дифференцируются по распространенности и степени выраженности исследуемых признаков в биопрофиле, которые нарастают в ряду: внешняя среда - здоровый организм - больной организм.
Выявлены различия в устойчивости к антибиотику карбенициллину эшерихий, отличающихся по наличию антиинтерферонового признака. Установлено, что АИА (+) эшерихий не менее, чем в 76% случаев устойчивы к данному препарату, в то время как АИА (-) штаммы устойчивы к нему не более, чем в 1,5% случаев. Полученные данные послужили теоретической предпосылкой для разработки селективной питательной среды для выделения антиинтерферонактивных эшерихий. (Приоритетная справка от 24.10.94. N200209)
Практическая ценность. Теоретическое значение работы заключается в расширении знаний о биологических свойствах эшерихий, определении роли факторов персистенции в микроэкологии Е. coli.
Полученные данные используются в процессе преподавания курса медицинской микробиологии по разделам "Кишечные инфекции", "Микроэкология бактерий" на кафедре микробиологии ОГМА.
Практическое значение исследования заключается в возможности использования факторов персистенции в качестве информативных критериев оценки индикаторной значимости эшерихий' в эколого-гигиенической практике, в частности, для совершенствования методов биоиндикации загрязнения объектов внешней среды.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на:
-
Заседании городского общества микробиологов, эпидемиоло. ж и инфекционистов, Оренбург, 1993.
-
I - ой Российской научно-практической конференции "Актуальные проблемы детской нефроурологии. Экология и почка. Рефлюкс-уропатии", Оренбург, 1994.
-
VI - ой областной научно-практической конференции врачей инфекционистов, микробиологов, эпидемиологов и паразитологов, Оренбург, 1994.
-
Российской научной конференции "Персистенция микроорганизмов", Оренбург, 1994.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 работ.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 204 страницах машинописного текста и содержит введение. 5 глав, заключение, выводы, указатель литературы, включающий 190 отечественных и 73 зарубежных источника. Иллюстрации представлены 20 таблицами и 24 рисунками.
Материалы и методы исследования. Работа выполнена на 254 штаммах Е. coli, выделенных из объектов внешней среды (водные источники с различной степенью антропогенного воздействия) и организма здоровых и больных детей в возрасте от 2 до 8 лет. Использовались общепринятые методы идентификации бактерий и изучения некоторых их биологических характеристик, в том числе адгезивной способности (В.И. Брилис с соавт., 1986), колициногенности (Д.Г. Кудлай, В.Г. Лиходед, 1966), антибиотико-резистентности (СМ. Навашин, И.П, Фомина, 1982). Факторы персистен-ции эшерихий - антилизоцимная, антиинтерфероновая и антикомплементарная активности изучались по методикам, разработанным О.В. Бухариным и сотрудниками (1984-1993).
Статистическая и математическая обработка результатов проводилась общепринятыми методиками с использованием критерия Стьюдента,
корреляционного, кластерного и дисперсионного анализов (Лакин Г.Ф., 1990).