Введение к работе
Актуальность исследования. Бактерии рода Citrobacter высокоадаптивные микроорганизмы, о чем свидетельствует их широкое распространение в окружающей среде и обнаружение в составе различных микросимбиоценозов организма человека, где данный род бактерий является представителем ассоциативной микробиоты. Наряду с другими условно-патогенными бактериями семейства Enterobacteriaceae, Citrobacter spp. способны вызывать оппортунистические инфекции, удельный вес которых в структуре инфекционной патологии человека, в настоящее время имеет тенденцию к неуклонному росту. Представители этого рода часто являются этиологической причиной гнойно-воспалительных и токсико-септических процессов, инфекций мочеполового тракта, острых кишечных, респираторных и внутрибольничных инфекций. При этом выделенные штаммы, как правило, проявляют в определенной степени факторы патогенности и мультирезистентности к широко применяемым антибактериальным препаратам (Страчунский Л.С, Козлов С.Н., 2002, 2004).
С позиции инфекционной симбиологии, популяции микроорганизмов, вступая в сложные взаимоотношения - конкурентные или кооперативные, при заселении различных биотопов макроорганизма формируют специфический микросимбиоценоз, являющийся одним из векторов ассоциативного симбиоза человека (Бухарин О.В. и др., 2006, 2012). Исходя из данной концепции, патогенный потенциал бактерий рода Citrobacter, при формировании симбиотиче-ских взаимосвязей с микробиотой, также подвержен изменениям, что может отражаться на гомеостазе организма человека. В ряде работ отмечены различия экспрессии вирулентных и некоторых персистентных (АЛА и АИА) свойств Citrobacter spp., изолированных при моно- и ассоциированой инфекции (Габи-дуллин З.Г. и др. 2006 г., Суфияров Р.С. 2012 г.). Однако отсутствует комплексная характеристика патогенного потенциала бактерий рода Citrobacter в ассоциации с другими видами бактерий, представителями доминантной и ассоциативной микробиоты, не изучены регуляторные взаимоотношения Citrobacter spp. с доминантной микрофлорой, не определены изменения генетического профиля цитробактера при этих взаимодействиях. Указанные моменты и предопределили тематическую направленность наших исследований.
Цель и задачи исследования
Цель исследования - изучение биологические свойств бактерий рода Citrobacter при взаимодействии с ассоциативной и доминантной микробиотой человека.
Для реализации этой цели были поставлены и решены следующие задачи:
-
Оценить качественный и количественный состав Citrobacter spp., изолированных от пациентов с различной патологией (дисбиоз кишечника, инфекции мочеполовой системы, а также гнойно-воспалительные заболевания кожи и мягких тканей).
-
Определить видовой состав микробиоты, образующей ассоциации с Citrobacter spp. и провести сравнительную характеристику вирулентных и персистентных свойств цитробактеров при моно- и ассоциированной инфекции.
-
Изучить особенности персистентных и вирулентных свойств Citrobacter spp. при воздействии на них метаболитов представителей доминантной и ассоциативной микрофлоры на модели микробиоты дистального отдела толстого кишечника человека.
-
Определить внехромосомную генетическую изменчивость Citrobacter spp. при сокультивировании с ассоциативной микробиотой (на модели взаимодействия со штаммом В. subtilis).
Новизна исследования
Представлена комплексная характеристика патогенного потенциала бактерий рода Citrobacter, изолированных из различного клинического материала, при моно- и ассоциированной инфекции. Установлено, что клинические изоля-ты Citrobacter spp. обладают набором факторов персистенции (АЛА, АИА, БПО), вирулентности (гемолизины, липолитическая, ДНК-азная активности, токсинопродукция), антибиотикорезистентности, а также способностью образовывать ассоциации с условно-патогенной микробиотой человека, определяя формирование патологического микросимбиоценоза.
В экспериментах in vitro определено два типа направленности коммуни-кативой активности бактерий при формировании ассоциаций с Citrobacter spp. -синергидный и антагонистический. Представители ассоциативной микробиоты, стимулировали антилизоцимную активность и биопленкообразование С. freundii, и, напротив, бифидобактерии (доминанты) и лактозопозитивные негемолитические эшерихии (представители нормофлоры), изолированные при эу-биозе, ингибировали адаптационную функцию Citrobacter spp.
Установлено, что метаболиты С. freundii, предварительно соинкубиро-ванные с культурами бифидобактерии, индуцировали у доминантов усиление антагонистической активности, подавляя АЛА и БПО цитробактеров. Полученные данные свидетельствуют о том, что бактерии рода Citrobacter распознаются доминантами как «чужеродный» микроорганизм, что может рассматриваться в качестве механизма защитного действия нормофлоры при эубиозе.
Впервые установлены изменения биологических свойств клинических штаммов бактерий рода Citrobacter при их совместном сокультивировании с модельным штаммом Bacillus subtilis ЗН, которые проявлялись как на феноти-
пическом (повышение чувствительности к антибактериальным препаратам, снижение патогенного потенциала), так и на генотипическом уровнях (элиминации плазмид токсигенности).
Научно-практическая значимость
Выявленные фенотипические изменения биологических свойств бактерий рода Citrobacter в условиях in vitro и in vivo, а также изменение плазмидного профиля токсигенных штаммов при совместном культивировании с В. subtitlis ЗН, расширяют теоретические представления о механизмах межмикробных взаимодействий в микросимбиоценозе при ассоциативном симбиозе человека.
Практическое значение исследований определяется подбором модельных штаммов, обладающих высоким патогенным потенциалом, депонированных в НИИ ГИСК им. Л.А. Тарасевича (патенты РФ № 2293764 и № 2293765). Данные культуры используются в работе практических лабораторий и научных учреждений в качестве модельных штаммов при изучении изменений патогенного потенциала бактерий под влиянием на них различных препаратов, а также в исследованиях механизмов формирования микросимбиоценозов человека.
Результаты исследований используются в учебном процессе кафедры микробиологии, вирусологии и иммунологии Башкирского государственного медицинского университета, в бактериологических лабораториях лечебно-профилактических учреждений г.Уфы (Акт внедрения ГБОУ ВПО БГМУ, Акт внедрения № 10 РКБ им. Куватова, Акт внедрения №11 ДРКБ.).
Представленные данные - составная часть темы открытого плана НИР по теме «Молекулярная диагностика инфекций, вызываемых патогенами различных уровней организации» (№ гос. регистрации 01200906698).
Положения, выносимые на защиту
-
Ассоциативная микробиота усиливает вирулентный и персистентный потенциал бактерий рода Citrobacter, способствуя формированию патологического (дисбиотического) микросимбиоценоза.
-
Доминантные микросимбионты - бифидобактерии обладают антагонистической направленностью воздействия в отношении Citrobacter spp. и способны распознавать данный вид бактерий как чужеродный, снижая персистентный потенциал цитробактеров.
-
Регуляция токсигенности бактерий рода Citrobacter осуществляется на внехромосомном генетическом уровне посредством элиминации плазмиды LT-энтеротоксина под действием В. subtilis.
Апробация работы Материалы диссертации были доложены и
обсуждены на Ежегодной междисциплинарной научно-практической
конференции стран СНГ (г. С.-Петербург, 2006, 2007 гг.), Всероссийской научно-практической конференции (г. Уфа, 2009 - 2012 гг.)
Публикации По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ в журналах, рекомендованных ВАК и 2 патента на изобретение.
Объем и структура диссертационной работы
Диссертация изложена на 119 страницах машинописного текста и содержит введение, обзор литературы, главу с описанием материалов и методов исследования, 3 главы собственных исследований, заключение, выводы и указатель литературы, включающий 87 отечественных и 197 зарубежных источников. Иллюстрации представлены 4 таблицами и 14 рисунками.
