Введение к работе
Актуальность проблемы
Внебольничные пневмонии, несмотря на высокую эффективность лечения антибактериальными препаратами, остаются в ряду важнейших заболеваний (Е.В. Коршунова, 2008; А.Е. Платонов и соавт.,2009; В.К. Таточен-ко, 2010; D.M Gray, et al.,2010; В. ГуГУёу, 2010; S.Tardio, 2009). К тому же правильный диагноз пневмонии устанавливается у 1/3 больных, у остальных (около 1 млн.) пневмония своевременно не распознается и соответствующее лечение не проводится (Л.И. Дворецкий, 2006; Л.В. Козлова, 2003).
Болезни органов дыхания у детей в Хабаровском крае занимают более половины (52,37%) всей детской заболеваемости (МИАЦ МЗ Хабаровского края, 2009) и превышают аналогичный показатель в Российской Федерации. За последние 3 года заболеваемость острыми пневмониями выросла в 1,3 раза - с 12,2 до 16,4 на 1000 детей до 14 лет (4-15 случаев на 1000 в среднем по России, В.К. Таточенко, 2006, 2010).
В организации пульмонологической помощи в России наиболее слабым звеном является этиологическая верификация возбудителя (Л.К. Катосова, 2009; Р.С. Козлов, 2010; В.К. Таточенко, 2006). Уровень этиологической диагностики бронхолегочных заболеваний у детей, необходимый для мониторинга пневмотропных возбудителей, оценки их резистентности к антимикробным препаратам в Хабаровском крае недостаточен. Характер клинического течения пневмонии у детей обусловлен как фоновым состоянием организма ребенка, так и свойствами возбудителей (Р.С. Козлов, 2010; Г.А. Самсы-гина, 2002, 2006; В.К. Таточенко, 2009; V.C. Antao et al.,2009; L.H. Arp, 1988). Основные возбудители внебольничной пневмонии у детей относятся к условно-патогенным видам, транзиторно колонизирующим носоглотку в составе микробиоценоза дыхательных путей, что затрудняет оценку их этиологического значения (Л.К. Катосова, 2009).
Микробиоценоз верхних дыхательных путей, как составная часть мик-робиоты макроорганизма, представляет собой «орган», активно участвующий, как в защите, так и в формировании патологического процесса в легких (В. А. Гриценко и соавт., 2009; А. И. Смолягин и соавт., 2009). Наиболее значимую роль в формировании гомеостаза верхних дыхательных путей и поддержания колонизационной резистентности играют биотопы полости зева и носа (К. И. Савицкая, 1992, 2001). У детей микробиоценоз биотопа верхних дыхательных путей изучен недостаточно (Е. В. Беляева и соавт., 2010; А. П. Батуро, 2006; Е. П. Калистратова, 2005; В. В. Тец и соавт., 2005; А. А. Шарифулина., 2007).
Состав и свойства микробиоты дыхательных путей у детей Хабаровского края, характер нарушений микробиоценоза и связь с респираторной заболеваемостью мало изучены, локальные фенотипы основных возбудителей пневмонии Streptococcus pneumoniae и Haemophilus influenzae ранее не оценивались, некоторые факторы патогенности потенциальных возбудителей пневмонии не изучались.
В патогенезе любой инфекции важнейшим этапом является колонизация биотопов человека патогенными и условно-патогенными микроорганизмами (Ю. В. Езепчук 1977, 1985; Н. Н. Костюкова 1989; C.01d,1985). Анализ носоглоточного носительства условно-патогенных микроорганизмов, обладающих инвазивными свойствами, необходим для разработки методов профилактики заболеваний. Носоглоточное носительство S.pneumoniae и H.influenzae представляет высокий риск развития пневмонии у детей. Резистентность к антимикробным препаратам и фенотипические характеристики основных пневмопатогенов в Дальневосточном регионе проанализированы преимущественно у взрослых (О. В. Молчанова, 2008; А. В. Мартынова, В. Б. Туркутюков, 2005).
До настоящего времени актуальным является изучение иммунного ответа у детей на развитие внебольничной пневмонии, от состояния которого, в значительной степени, зависит течение заболевания, а характер иммунологических сдвигов во многом определяется возбудителем и его свойствами (Е.Г. Чурина и соавт., 2010; Т.Ф. Боровская и соавт., 2009; Л.К. Катосова, 1990). В Хабаровском крае не стандартизован алгоритм антимикробной терапии вне-больничной пневмонии у детей, учитывающий региональные уровни резистентности штаммов возбудителей пневмонии.
Концепция данного исследования заключается в разработке методологии прогноза этиологии пневмоний у детей в ранние сроки заболевания, до получения результатов бактериологического исследования, основанной на оценке динамичной биосистемы «микробиоценоз - макроорганизм», что
способствует своевременному назначению этиотропной антимикробной терапии и повышает вероятность благоприятного исхода заболевания. Учитывая вышеизложенное, нами поставлена цель и задачи ее реализации.
Цель: Повысить эффективность этиологической диагностики внебольнич-ных пневмоний у детей на основании комплексной оценки микробиоценоза респираторного тракта, фенотипических свойств пневмотропных микроорганизмов, показателей иммунитета и клинических симптомов заболевания.
Задачи исследования:
Выявить структуру, качественные и количественные характеристики микробиоты респираторного тракта, ее роль в формировании колонизационной резистентности макроорганизма, уровень носоглоточного носительства пневмотропных микроорганизмов у детей.
Изучить фенотипы и факторы патогенности штаммов S. pneumoniae и H.influenzae, других пневмотропных микроорганизмов, изолированных от носителей и детей с пневмонией.
Выявить уровни резистентности к антимикробным препаратам штаммов основных пневмотропных микроорганизмов, циркулирующих в популяции детей Хабаровского края.
Определить микробный состав трахеального аспирата и установить роль пневмотропных микроорганизмов и вирусных агентов в этиологии вне-больничной пневмонии у детей Хабаровского края.
Оценить клиническое течение внебольничной пневмонии, ассоциированной с выявлением S.pneumoniae, Enterobacteriaceae, респираторных вирусов у детей Хабаровского края, разработать схему этиологической диагностики пневмоний и региональный алгоритм антибактериальной терапии внеболь-ничных пневмоний на основе анализа комплекса бактериологических, иммунологических и клинических показателей.
Научная новизна исследования:
Установлено дефицитное состояние микробиоценоза слизистой оболочки верхних дыхательных путей у детей, проживающих в Хабаровском крае. Спектр и закономерности распределения индигенной флоры в биотопе согласуются с данными, полученными в других регионах России, но отличаются снижением естественной колонизации и избыточным уровнем носоглоточного носительства условно-патогенных и пневмотропных микроорганизмов.
Доказана циркуляция оптохин-резистентного фенотипа клинически значимых штаммов S.pneumoniae и выделенных при бактерионосительстве из носоглотки детей.
Определен региональный спектр и преобладающие серологические варианты S.pneumoniae, циркулирующие в популяции детей среди носителей и больных пневмонией.
Выявлены фенотипы и преобладающие биоварианты H.influenzae, циркулирующие в популяции детей Хабаровского края среди носителей и больных пневмонией.
Доказано наличие факторов патогенности условно-патогенных микроорганизмов, входящих в состав микробиоценоза верхних дыхательных путей что обеспечивает их персистентный потенциал и колонизационное преимущество перед другими пневмопатогенами.
Выявлены региональные показатели резистентности S.pneumoniae к антимикробным препаратам, отличающиеся более высокими уровнями от аналогичных данных в западных регионах России.
Определен ведущий возбудитель внебольничной пневмонии у детей -S.pneumoniae, это совпадает с результатами исследований в России и в мире, но специфичными являются варианты его ко-инфекции с другими пневмопатогенами и вирусами, влияющие на современное течение пневмонии у детей.
Выявлен спектр респираторных вирусов, в том числе вируса гриппа A(H1N1) swl, циркулирующих в эпидемические периоды 2009 - 2011 гг. и показана их изменчивость в течение эпидемического сезона.
Установлена связь клинических симптомов современного течения внебольничной пневмонии, вызываемой пневмококками и грамотрицательными микроорганизмами (энтеробактериями), с биологическими свойствами возбудителей и региональными особенностями преморбидного состояния детей,
обусловленного истощением адаптационных резервов иммунокомпетентных клеток крови.
10. Разработаны алгоритм прогноза этиологии и схема антибактериальной терапии внебольничной пневмонии у детей, основанные на региональных показателях резистентности пневмотропных возбудителей.
Практическое значение полученных результатов.
Проведен комплексный микробиологический, иммунологический и клинический анализ состояния системы «микро-макроорганизм» и ее оценка в период функционального равновесия микробиоты носоглотки и дисбаланса с развитием воспалительного бронхолегочного процесса (внебольничная пневмония) у детей.
Использование оценки состояния микробиоценоза носоглотки у детей с определением доминирующих микроорганизмов, выявлением дисбиоценоза за счет колонизации условно-патогенными грамотрицательными транзиторными бактериями - кишечной палочкой, неферментирующими бактериями, позволяет обоснованно проводить коррекцию биоценоза, что снижает риск развития пневмонии.
Показанное в исследовании доминирование пула стафилококков в мик-робиоте носоглотки у детей коррелирует с ее стабилизированным состоянием, что не требует активной элиминации этого условно-патогенного возбудителя при отсутствии декомпенсированной патологии носоглотки. Штаммы MRS А подлежат эрадикации в случае угрозы развития госпитальной инфекции.
Применение алгоритмов выделения и идентификации пневмопатогенов в бактериологических лабораториях повышает качество бактериологических исследований и этиологической верификации пневмоний.
Выявленный спектр серологических вариантов S.pneumoniae позволяет обоснованно рекомендовать вакцинацию детей с раннего возраста вакциной PCV 13, одобренной в Европе и США, и зарегистрированной в России, перекрывающей региональный спектр на 69%.
Использование рекомендуемой схемы антимикробного лечения, с учетом региональных данных о резистентности пневмопатогенов, дает возможность проводить обоснованное назначение эмпирической терапии, уменьшить риск распространения и циркуляции в регионе резистентных штаммов микроорганизмов, улучшить качество лечения, снизить риск развития осложнений и повысить эффективность терапии внебольничной пневмонии у детей.
Внедрение результатов исследования в практику здравоохранения
Результаты работы стали основой для выпуска ряда документов, применяющихся в практическом здравоохранении:
- Методические рекомендации «Микробиологическая диагностика неспецифических воспалительных заболеваний органов дыхания у детей», Хабаровск, 2004.
Информационное письмо «Современные питательные среды для культивирования и идентификации пневмококка и гемофильной палочки», Хабаровск, 2007.
Пособие для врачей «Культуральные свойства клинически значимых микроорганизмов», Хабаровск, 2007.
Методические рекомендации «Этиологическая верификация неспецифических воспалительных заболеваний органов дыхания у детей», Хабаровск, 2008.
- Методические рекомендации «Резистентность микроорганизмов в
Хабаровском крае и алгоритм антимикробной терапии внебольничных пнев
моний у детей», Хабаровск, 2011.
- Патент: «Способ культивирования бактерий рода Leptotrichia - резидентов микрофлоры полости рта», № 2441908 С 2, 18.03.2010 - Утверждено 6 рационализаторских предложений.
Полученные результаты использованы в лабораторной и клинической практике НИИ охраны материнства и детства, работе бактериологических лабораторий г. Хабаровска, г. Комсомольска-на-Амуре, г. Благовещенска, Якутии, что позволило совершенствовать диагностику и качество этиологической диагностики пневмоний у детей и взрослых.
Результаты научно-исследовательской работы внедрены в работу государственных учреждений здравоохранения Хабаровского края: ГУЗ "Детская краевая клиническая больница", ГУЗ "Краевая клиническая больница № 1 имени профессора С.И.Сергеева", ГУЗ "Перинатальный центр", ГОУ ДПО "Институт повышения квалификации специалистов здравоохранения" МЗ ХК, Центра 1029 Госсанэпиднадзора Минобороны РФ, ФГУ «301 ОВГК ДВО» Минобороны РФ; лечебные учреждения Дальнего Востока: МУЗ «ДГКБ» г. Благовещенска, Федеральной службы Роспотребнадзора РФ ФГУЗ «ЦГ и Э» Амурской области, Якутского Научного центра КМП СО РАМН.
Результаты представленной работы внедрены в учебный процесс кафедр педиатрии, микробиологии, вирусологии и иммунологии ДВГМУ, кафедры микробиологии Амурской государственной медицинской академии. Результаты исследовательской работы включены в программу обучения на циклах усовершенствования врачей-бактериологов и врачей-ординаторов на ФПК и ППС ДВГМУ, обучения специалистов здравоохранения на циклах обучения в ГОУ ДПО "Институт повышения квалификации специалистов здравоохранения" МЗ Хабаровского края, в качестве лекционного и дополнительного учебно-методического материала.
По результатам исследований прочитан цикл лекций врачам бактериологам, педиатрам и отоларингологам ГУЗ Хабаровского края.
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Нарушение микробиоценоза верхних дыхательных путей у детей здоровых, с патологией органов дыхания и соматическими заболеваниями в стадии ремиссии, у часто болеющих детей, заключается в снижении естественной колонизации эпителиоцитов индигенными микроорганиз-
мами и увеличении пула пневмотропных условно-патогенных микроорганизмов с измененными фенотипами: повышенными индексами адгезивной и антилизоцимной активности, активацией собственной бактерицидной активности и увеличенными показателями резистентности к антимикробным препаратам, обеспечивающими их персистенцию в микробиоте носоглотки.
2. Высокий уровень носоглоточного носительства S. pneumoniae (36 -
50%), H.infiuenzae (48,7%), H.infiuenzae серотипа b (Hib) (до 5,6%), циркуля
ция инвазивных серологических вариантов S.pneumoniae (1 серотипа),
H.infiuenzae (I и II некапсульных биотипов) и Hib в популяции детей Хабаров
ского края определяют показания для вакцинации детей против этих инфек
ций.
3. Носоглоточное носительство S.aureus, достигающее 50% и более (из
них MRSA - 40%) представляет часть современного стабилизированного со
става микробиоты респираторного тракта у детей, препятствует колонизации
грамотрицательной микрофлорой и не требует активной эрадикации (за ис
ключением MRSA), при отсутствии инфекций носоглотки, нуждающихся в
санации.
Факторы патогенности E.coli и K.pneumoniae, S.aureus, P.aeruginosa и Acinetobacter spp. (антиинтерфероновая, антилизоцимная и собственная бактерицидная активность) обеспечивают в сочетании с известными факторами агрессии их колонизационное преимущество перед другими пневмопатоге-нами.
Фенотипы S.pneumoniae, H.infiuenzae и других условно-патогенных микроорганизмов, циркулирующих в популяции детей, оказывают влияние как на уровень диагностики (выявление атипичных штаммов), так и на клиническое течение и эффективность антибактериального лечения внебольнич-ных пневмоний (серологические и биоварианты, резистентность к антимикробным препаратам).
6. Преобладающее количество выделенных штаммов S. pneumoniae
(75%) - чувствительны к пенициллину. Значения МПК5о пенициллина (0,03
мг/л) находится в зоне чувствительности, МПК9о (0,5мг/л) - в зоне умеренной
чувствительности. Однако, высокий суммарный пороговый уровень рези
стентности изолятов S. pneumoniae к пенициллину(2 5%) и повышенный - к
макролидам (13-15%) свидетельствуют о неблагоприятной тенденции, свя
занной с распространением резистентных штаммов в популяции детского на
селения г. Хабаровска.
7. Основным этиологическим агентом внебольничной пневмонии у детей
является S. pneumoniae, составляющий 65,9% спектре возбудителей, изоли
рованных из трахеального аспирата. Его ко-инфекция с М.рпеитопіае, NTHi,
М. catarrhalis, Enterobacteriaceae изменяет клиническое течение
внебольничной пневмонии, обусловливая нетипичный гипореактивный тип
заболевания. Hib занимает 0,97% в структуре возбудителей пневмонии. У
детей первого года жизни спектр возбудителей пневмонии характеризуется
увеличением доли энтеробактерий, преимущественно E.coli.
Симптомы клинического течения пневмонии у детей, сопровождающиеся выделением из бронхиального содержимого S.pneumoniae либо энтеробактерий (E.coli, К.рпеитопіае) в диагностических титрах (>lg5-6 КОЕ/мл) и/или вариантами их комбинаций, достоверно различаются, что позволяет считать их обнаружение в данных титрах этиологически значимым.
Внебольничные пневмонии у детей, перенесших грипп A(HlNl)swl, в 90% случаев протекают с умеренно выраженной интоксикацией в среднетяжелой, не осложненной форме, имеют типичные признаки бактериальной, клинически сходной с пневмококковой пневмонией и благоприятный исход в среднем на 14 день лечения в стационаре.
10. Комплексная оценка различных параметров микробиоценоза дыха
тельных путей (дисбиоза, носительства условных патогенов, фенотипов воз
будителей), эпидемического окружения и плотности контактов, уровня им-
мунокомпрометированности ребенка, клинических симптомов на донозоло-
гическом уровне и в дебюте заболевания пневмонией позволяют прогнозиро
вать этиологию пневмонии до получения результатов бактериологического
исследования и применять соответствующую предполагаемому возбудителю
стартовую антибактериальную терапию.
Апробация работы
Материалы диссертации доложены и обсуждены на Научно-практический конференции «Актуальные проблемы педиатрии и детской хирургии» (Биробиджан, 2000); Научно-практической конференции «Новые медицинские технологии на Дальнем Востоке» (Хабаровск, 2003); Региональной научно-практической конференции с международным участием «Комплексная оценка состояния здоровья детей и подростков в Дальневосточном регионе» (Хабаровск, 2004); Научно-практической конференции «Здоровье коренных и малочисленных народов Севера Дальнего Востока» (Тында, 2004); Региональной научно-практической конференции с международным участием «Актуальные проблемы охраны здоровья женщин и детей на современном этапе» (Хабаровск, 2006); II Съезде пульмонологов Дальнего Востока (Благовещенск, 2007); Региональной научно-практической конференции с международным участием « Актуальные проблемы охраны здоровья женщин и детей коренного населения на современном этапе» (Хабаровск, 2007); Научном обществе микробиологов и эпидемиологов (Хабаровск, 2007-2011); заседании ПРОБЛЕМНОЙ комиссии РАМН (представление программы НИР Владивосток, 2007); Научно- практической конференции «Фундаментальные аспекты оценки фетоплацентарной недостаточности при вирусных заболеваниях во время беременности» (Благовещенск, 2008); Межрегиональной научно-практической конференции с международным участием «Современные факторы формирования, методы оценки и прогнозирования общественного здоровья на территории Дальневосточного региона» (Хабаровск, 2008); Научно-практической конференции с международным участием «Актуальные проблемы педиатрии, детской хирургии и ортопедии на современном этапе» (Хабаровск, 2009); XVI конференции «Развитие медицинской реабилитации
на Дальнем Востоке» (Хабаровск, 2009); I Съезде педиатров Дальнего Востока (Хабаровск, 2010); IV Региональной научно- практической конференции «Актуальные вопросы инфекционной патологии на Дальнем Востоке Российской Федерации» (Хабаровск, 2010).; VII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Молекулярная диагностика 2010» (Москва, 2010); IV Съезде Пульмонологов Дальнего Восток (Благовещенск, 2011); XVII Международном Симпозиуме по гнотобиологии (ISG) и XXXIV Конгрессе ассоциации микробной экологии и патологии (SOMED) (Yokohama, Japan, 2011); XXXV Международном конгрессе SOMED (Valencia, Spain, 2012); XIV Международном конгрессе МАКМАХ по антимикробной терапии (Москва, 2012), II съезде педиатров Дальнего Востока (Хабаровск, 2012).
Исследования проведены в рамках НИР НИИ ОМИД СО РАМН №012 «Региональные особенности распространенности, клинико-морфологические и иммунные аспекты неспецифических воспалительных заболеваний легких у детей. Пути оптимизации патогенетического лечения» № РК 01.2.00 107797 и темы НИР № 021 « Молекулярно-клеточные механизмы нарушения функций иммунной системы и органов-мишеней у детей с бронхолегочной патологией» № РК 0120.0 804658.
Результаты диссертационного исследования обсуждены на заседаниях медицинских обществ - бактериологов (2005-2011), педиатров (2005-, 2011г.), отоларингологов (2009) г. Хабаровска; расширенном заседании Ученого Совета НИИ ОМИД, с участием кафедр микробиологии и педиатрии ДВГМУ, лаборатории микробиологии ХНИИЭМ г. Хабаровска 15 декабря 2011 года. Протокол и заключение расширенного заседания Ученого Совета НИИ ОМИД от 15.12. 2011г.
Личный вклад автора. Лично автором проведены выделение, идентификация, био - и серотипирование микроорганизмов, оценка чувствительности к антибиотикам штаммов S.pneumoniae, H.influenzae и других микроорганизмов. Автором проведены все эксперименты по определению факторов пато-генности, анализ клинического течения пневмоний, разработка, заполнение и анализ баз данных в компьютерном варианте. Лично автором выполнены все методы статистической обработки, подготовлены публикации, рационализаторские предложения. Доля участия в накоплении материала составляет 85%, в обобщении материала - до 100%.
Публикации: По теме настоящей диссертации опубликовано 82 научных печатных работы, в том числе 28 - в журналах, рекомендованных ВАК РФ, 5 методических пособий. Объём и структура диссертации:
Диссертация изложена на 304 страницах машинописного текста, проиллюстрирована 35 таблицами и 48 рисунками и состоит из введения, обзора литературы, 5 глав собственных исследований, заключения, общих выводов, рекомендаций для внедрения результатов работы в медицинскую науку и практику здравоохранения, учебный процесс. Список литературы содержит 390 источников, из которых 201 отечественных и 189 иностранных авторов.
