Введение к работе
Актуальность проблемы
Человек и окружающая среда представляют единую экологическую систему, находящуюся в состоянии биологического равновесия между макроорганизмом и микроорганизмами, строго адаптированными друг к другу [Анохин В.А.,2001; Бондаренко В.М., 2007]. Полагают, что микробы-симбионты, формирующие микроэкологические системы, определяют стабильность нормальной микрофлоры и принимают самое непосредственное участие в формировании гомеостаза организма человека.
Качественное и количественное соотношение популяций микробов в отдельных органах и системах является чрезвычайно чувствительным индикатором состояния человеческого организма. Система популяций микроорганизмов нормальной микробиоты представляет собой эволюционно созданный «биологический барьер» макроорганизма, позволяющий ему существовать в нашей биосфере [Несвижский Ю.В., 2003; Циммерман Я.С., 2005; Ткаченко Е.И., 2007].
Значение микрофлоры в реализации специфических и неспецифических реакций иммунного ответа определяется её универсальными иммуномодулирующими свойствами [Валышев А.В. и др., 2000; Зорина В.В., 2004; Воеводин Д.А., 2005; Bailey M., 2009]. Симбионтная микрофлора кишечника, в первую очередь бифидо- и лактобактерии, посредством антигенной стимуляции усиливает образование комплемента, лизоцима, иммуноглобулинов, индуцирует синтез интерферона, стимулирует лимфоидный аппарат кишечника, оказывая прямое влияние на дифференцировку Т- и В-лимфоцитов в пейеровых бляшках и индуцируя функциональную активность фагоцитов [Хаитов Р.М., 1997; Учайкин В.Ф., 2003; Backhed F.et al., 2004; Дубровская М.И. и др., 2006; Симонова Е.В. и др., 2008].
Нарушение нормальной микрофлоры кишечника приводит к тому, что микробные ассоциации не в состоянии выполнять защитные и физиологические функции, которые они осуществляют в условиях нормоценоза. Нарушения микробиоценоза кишечника могут возникать при воздействии самых различных факторов экзогенной и эндогенной природы. Одним из таких факторов является магнитное поле аномальных характеристик. В настоящее время на территории Курской области чётко обозначен район выраженных геомагнитных аномалий, где геомагнитное поле (ГМП) по его напряжённости резко (в 4-5 раз) превышает фоновые значения – Железногорский район. Такое отклонение напряжённости геомагнитного поля оказывает влияние на жизнедеятельность различных организмов, постоянно обитающих в этих условиях. Кроме того, геомагнитное поле в регионе Курской магнитной аномалии (КМА) действует непрерывно, в отличие от магнитных бурь, действующих повсеместно, но кратковременно. Исследования, проведенные рядом авторов, позволили установить, что в условиях КМА возникают изменения биологических свойств макро- и микрообъектов, длительное время находящихся под воздействием геомагнитного поля аномальных характеристик [Бельский В.В., 1997, 2003, 2006; Калуцкий П.В., 1997; Киселева В.В., 2006;]. Эти изменения, по мнению ряда авторов [Зинченко С.Ю., 1992; Гаркави Л.Х.,1996], обусловлены изменением четвертичной структуры энзимов и белков цитоплазматической мембраны микробов, и, следовательно, их функции. Предполагают, что в реализации эффектов аномальных магнитных полей (АМП) задействованы не только собственно сами метаболические системы микробов, но и иммунная составляющая слизистой кишечника, которая, является одной из первых систем рецепции и реализации эффектов действия магнитных полей.
Развитие дисбиоза требует проведения корригирующих мероприятий. Одними из наиболее перспективных средств лечения и профилактики дисбиотических состояний являются пробиотики. Кроме того, в комплексной терапии дисбактериозов кишечника, особенно у детей, выделяют следующие направления: микробиологическая коррекция, иммунокоррекция и коррекция нарушений функций желудочно-кишечного тракта, лечение сопутствующих заболеваний. Использование схем лечения, включающих препараты хотя бы нескольких из этих направлений, дают более выраженный и стойкий клинический эффект, нежели лечение, охватывающее лишь одно из этих направлений [Goldberg I., 1994; Bengmark S., 1998, 2000; Chou C.C., 2000; Gill H.S. et al., 2001; Marteau P., 2002; Brown A.C., 2004; Бондаренко В.М., 2007; Raz I. et al., 2008; Camilleri M., 2008; Барановский А.Ю., Кондрашина Э.Ю., 2009]. Однако эффективность тех или иных мероприятий для восстановления нарушенного микробиоценоза в условиях влияния магнитных полей повышенной напряжённости до сих пор не изучена.
Цель исследования
Целью исследования явилось установление характера влияния аномального геомагнитного поля на структуру микробиоценоза кишечника человека и экспериментальных животных, функционально-метаболическую активность нейтрофилов и разработка эффективных способов коррекции антибиотикоассоцированного дисбактериоза в условиях постоянного воздействия аномального магнитного поля повышенной напряжённости, сопоставимого с геомагнитным полем региона КМА.
Задачи исследования
1. Изучить особенности этиологического профиля дисбиотических состояний жителей регионов с различным уровнем напряжённости геомагнитного поля – г. Курска и г. Железногорска.
2. Исследовать состояние пристеночной микрофлоры толстого кишечника и функционально-метаболическую активность нейтрофилов экспериментальных животных в условиях воздействия аномального магнитного поля и развития лекарственного дисбиоза.
3. Оценить особенности изменения микрофлоры кишечника и функционально-метаболической активности нейтрофилов при коррекции экспериментального дисбиоза иммуномодуляторами и аскорбиновой кислотой в условиях действия аномального магнитного поля.
4. Оценить в эксперименте эффективность применения различных пробиотиков для коррекции дисбактериоза при воздействии аномального магнитного поля.
5. Изучить возможность сочетанного использования пробиотиков, иммуномодуляторов и аскорбиновой кислоты для коррекции дисбактериоза в условиях воздействия магнитного поля повышенной напряжённости.
Научная новизна работы
В условиях повышенной напряжённости магнитного поля по сравнению с полем фоновых характеристик изменения нормобиоценоза толстого кишечника у людей обусловлены снижением количества, а для отдельных представителей индигенной флоры полным отсутствием и, как следствие, замещением облигатной флоры на факультативную (условно-патогенную).
Искусственное магнитное поле, сходное по своим характеристикам с геомагнитным полем в регионе КМА, оказывает выраженное воздействие на количественный и качественный состав пристеночного микробиоценоза толстого кишечника экспериментальных животных.
Установлена прямая зависимость между состоянием кишечного пристеночного микробиоценоза и временем пребывания животных в аномальном магнитном поле.
Показано, что при сочетанном воздействии гентамицина и магнитного поля аномальных характеристик выраженность изменений пристеночного микробиоценоза и функционально-метаболической активности нейтрофилов периферической крови мышей обусловлена влиянием дополнительного экзогенного фактора – магнитного поля аномальных характеристик.
Изучена возможность коррекции дисбиотического состояния при постоянном воздействии магнитного поля, сходного по своим характеристикам с геомагнитным полем в регионе КМА.
Установлена возможность комплексного использования иммуномодуляторов полиоксидония, ликопида и их комбинаций с аскорбиновой кислотой для восстановления количественного и качественного состава мукозного нормобиоценоза толстого кишечника экспериментальных животных в условиях воздействия магнитного поля аномальных характеристик.
Определён характер изменений (восстановления) количественного и качественного состава мукозной микрофлоры, нарушенного действием антибиотика и магнитного поля аномальных характеристик, при применении пробиотических препаратов и выявлены особенности воздействия на пристеночный микробиоценоз различных пробиотиков и их комбинаций с иммуномодуляторами.
Практическая значимость работы
У населения регионов с фоновыми (г. Курск) и аномальными (г. Железногорск) значениями геомагнитного поля региона КМА выявлены различия частоты возникновения и структуры дисбиотических состояний толстого кишечника. Доказано, что постоянное геомагнитное поле аномальных характеристик региона КМА (г. Железногорск) способно индуцировать дисбиотические состояния, что может быть причиной повышения частоты заболеваемости острыми кишечными инфекциями в г. Железногорске. Это вызывает необходимость предусмотреть дополнительные санитарно-гигиенические мероприятия, особенно по контролю и обеззараживанию воды, пищевых продуктов.
Для повышения эффективности коррекции нарушений состава нормофлоры и функции иммунной системы, развивающихся при воздействии повышенного по сравнению с фоновыми значениями магнитного поля, целесообразно применение иммуномодуляторов, в частности полиоксидония и ликопида, как в качестве монотерапии, так и в виде комбинаций с пробиотиками и аскорбиновой кислотой.
Положения, выносимые на защиту
-
У населения регионов КМА с фоновыми (г. Курск) и аномальными (г. Железногорск) значениями геомагнитного поля установлены различия в частоте возникновения и структуре дисбиотических состояний. В г. Курске изменение микробиоценозов обусловлено незначительным снижением количества некоторых представителей индигенной флоры, а в г. Железногорске – не только снижением, но и полным отсутствием и, как следствие, замещением на факультативную (условно-патогенную) флору.
-
Постоянное магнитное поле, сходное по своим характеристикам с геомагнитным полем в регионе КМА, оказывает выраженное воздействие на количественный и качественный состав пристеночного микробиоценоза толстого кишечника экспериментальных животных. Характер и степень изменения микробиоценоза изучаемого биотопа зависят от времени пребывания животных в аномальном магнитном поле.
-
Выраженность изменений в составе пристеночного микробиоценоза и показателей функционально-метаболической активности нейтрофилов периферической крови животных при сочетанном воздействии гентамицина и магнитного поля аномальных характеристик обусловлена влиянием дополнительного экзогенного фактора – магнитного поля аномальных характеристик.
-
Применение пробиотических препаратов, иммуномодуляторов - полиоксидония, ликопида и их комбинаций с аскорбиновой кислотой на фоне антибиотико-ассоциированного дисбиоза и воздействия аномального магнитного поля способствует восстановлению количественного и качественного состава пристеночного нормобиоценоза толстого кишечника и оказывает нормализующее влияние на функционально-метаболическую активность клеточных факторов врожденного иммунитета экспериментальных животных.
Внедрение результатов работы в практику
Материалы диссертации включены в учебные программы и используются в лекционных и практических курсах ряда кафедр Курского государственного медицинского и Орловского государственного университетов. Результаты исследования используются в научной работе лабораторий по изучению механизмов и регуляции персистенции бактерий, клеточного симбиоза, водной микробиологии Института клеточного и внутриклеточного симбиоза УрО РАН (г. Оренбург), лаборатории клинической микробиологии и биотехнологии ФБУН МНИИЭМ им. Г.Н. Габричевского Роспотребнадзора (г. Москва). По результатам работы получен патент РФ № 107483 «Устройство для компьютеризированного контроля электромагнитного излучения в микробиологии».
Апробация работы
Основные положения диссертационной работы представлены на: четвёртом съезде Общества биотехнологов России им. Ю.А. Овчинникова (Москва, 2006); 9 съезде Всероссийского научно-практического общества эпидемиологов, микробиологов и паразитологов (Москва, 2007); симпозиуме «Магнитные поля и здоровье человека» (Курск, 2007); научных конференциях КГМУ и сессиях Центрально-Чернозёмного научного центра РАМН (Курск, 2008-2011); V конференции молодых учёных России с международным участием «Фундаментальные науки и прогресс клинической медицины» (Москва, 2008); Всеукраинской научно-практической конференции «Инфекционные болезни в практике врача-терапевта» (Сумы, 2010); Всероссийской научно-практической интернет-конференции с международным участием «Современные аспекты разработки и совершенствования состава и технологии лекарственных форм» (Курск, 2011);Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, посвященной 80-летию кафедры эпидемиологии и доказательной медицины МПФ Первого МГМУ им И.М. Сеченова «Актуальные проблемы эпидемиологии на современном этапе» (Москва, 2011).
Личный вклад автора
Автору принадлежит ведущая роль в выборе направления исследования, анализе и обобщении полученных результатов. В работах, выполненных в соавторстве, автором лично проведено моделирование процессов, мониторинг основных параметров, аналитическая и статистическая обработка, научное обоснование и обобщение полученных результатов. Вклад автора является определяющим и заключается в непосредственном участии на всех этапах исследования: от постановки задач, их экспериментально-теоретической реализации до обсуждения результатов в научных публикациях и докладах. Работа выполнена в рамках плана НИР Курского государственного медицинского университета, номер Государственной регистрации темы диссертации 01200405565.
Публикации
По материалам диссертации опубликовано 27 работ, в том числе 14 – в изданиях, рекомендованных ВАК, в которых содержится полный объём информации, касающийся темы диссертации, а также 2 монографии. По результатам работы получен патент РФ № 107483 от 20.08.2011на изобретение «Устройство для компьютеризированного контроля электромагнитного излучения в микробиологии».
Структура и объём диссертации
Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, девяти глав собственных исследований, обсуждения полученных результатов, заключения, выводов, библиографического списка, включающего 275 отечественных и 157 зарубежных источников и приложения. Текст диссертации изложен на 271 странице текста, содержит 43 таблицы, 63 рисунка и 16 приложений на 17 листах.
