Введение к работе
Актуальность проблемы. Интенсивная деятельность человека на современном этапе развития науки и технологии требует изучения веществ биосферы, находящихся в земных недрах, а также большого числа индивидуальных химических соединений, выделенных из природных источников.
Последнее время знаменуется открытиями, в результате которых, биология, медицинская наука и практика, все чаще используют достижения современной химии. Медицина обогащается большими количествами новых лекарственных препаратов, а сырьем для их получения часто служат горные породы, руды, нефть, сланцы, каменный уголь. Особый интерес привлекает шунгитовая порода, собственно шунгит, и экстракты шунгита. Единственное в мире, уникальное промышленное Зажогинское месторождение шунгита находится в Карелии, в окрестностях села Толвуй. Запасы месторождения составляют 30 миллионов тонн, производительность карьера составляет 60 тясяч тонн в год (Филиппов М.М., 2002). Разработка и выявление природных веществ с биологически активными свойствами, является перспективным направлением в науке (Сазыкин Ю.О., 1998).
Для всестороннего изучения шунгита и экстрактов шунгитовой породы, необходимо интегрировать естественнонаучные и математические знания. Общеизвестно о сорбирующих свойствах шунгита, об использовании препаратов на его основе в качестве экологически чистых иммуномодуляторов, адаптогенов, антиоксидантов, о возможности профилактики и лечения гнойно-воспалительных заболеваний (Калинин Ю.К., Туктамышев И.И и соавт., 2003; Полевая М.А.,2004; Пирятинская О.Н. и соавт., 2000).
В доступных нам литературных источниках, в интернете (Medline, elibrary) имеются лишь общие сведения о шунгитовых породах, геологической характеристике, теориях происхождения шунгита и единичные сообщения о применении препаратов из шунгита в фармакологии и медицине. Но нет сведений о влиянии биологически активных веществ, входящих в состав шунгита на механизм патогенеза при инфекционных процессах, вызванных условно-патогенными бактериями. В связи с постепенным снижением клинической эффективности много лет применяемых антимикробных препаратов, возникает целесообразность проведения тщательной переоценки групп биологически активных веществ из-за их резистентности к сегодняшней микрофлоре (Баренбойм Г.М., Маленков А.Г., 1986; Сидоренко С.В. и соавт., 2003). Учитывая, что в работах Прокопченкова Д.В. (2008г.) было установлено бактерицидное и бактериостатическое действие растворов вытяжек шунгитовой породы, нами для более детального изучения процессов на уровне клетки были проведены эксперименты по изучению адгезии, гемолиза, биохимической активности условно-патогенных бактерий. Так как условно-патогенные бактерии обладают разнообразными факторами вирулентности и у них отсутствует нозологическая специфичность и органотропность, они имеют большое количество входных ворот, реализуют множественные механизмы и пути передачи инфекции. На фоне снижения гуморального и клеточного иммунитета в человеческой популяции, они являются крайне актуальными возбудителями гнойно-воспалительных инфекций (Бондаренко В.М. 2002; Бухарин О.В. и соавт. 2005).
В настоящее время получены экстракты шунгитовой породы и изучен их вещественный состав. Но нет достоверных данных о влиянии экстрактов на адгезию, которая является пусковым этапом инфекционного процесса, на факторы вирулентности, биохимическую активность условно-патогенных бактерий и на их биологические особенности. Не изучено влияние на функциональную активность ферментов, ассоциированных с патогенностью бактерий. Нет сведений об использовании методов системного анализа в изучении влияния веществ, входящих в состав экстрактов шунгитовой породы на факторы вирулентности бактерий. Все вышеизложенное определяет значимость работы и актуальность темы исследования.
Цель исследования: используя методы системного анализа установить изменения вирулентных свойств условно-патогенных бактерий, при взаимодействии их с природными биологически активными веществами, находящимися в составе шунгитовой породы.
Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:
1. Изучить влияние веществ, входящих в состав вытяжек, полученных из шунгитовой породы, на адгезивную способность условно-патогенных бактерий.
2. Оценить влияние растворов вытяжек на гемолизирующие свойства бактерий.
3. Изучить действие веществ, входящих в состав органического вещества шунгитовой породы, на биохимические и ферментативные свойства бактерий.
4. Определить изменение бактериальных факторов защиты и агрессии под действием биологически активных веществ шунгитовой породы.
5. Используя методы системного анализа достоверно установить наличие изменений вирулентных свойств условно-патогенных бактерий при взаимодействии их с биологически активными веществами, входящими в состав шунгитовой породы.
Научная новизна исследований
Впервые проведено исследование изменений вирулентных свойств широкой группы условно-патогенных бактерий, при воздействии на них биологически активных веществ: ароматических, алифатических и гетероциклических углеводородов, входящих в состав вытяжек шунгитовой породы.
Впервые выявлена и установлена динамика изменения активности ферментативных реакций, обеспечивающих формирование патогенеза гнойно-воспалительных заболеваний, под влиянием растворов вытяжек.
Определены и обоснованы необходимые концентрации растворов вытяжек и временные интервалы, необходимые для проявления биологической активности.
Впервые выявлены и обоснованы причинно-следственные связи между изменениями вирулентных свойств бактерий, являющихся этиологическими агентами гнойно-воспалительных заболеваний под действием ароматических, алифатических и гетероциклических углеводородов в составе шунгита.
С помощью методов системного анализа достоверно установлено снижение адгезивных, гемолизирующих свойств бактерий, выявлено изменение биохимических свойств и ферментативной активности условно-патогенных бактерий.
Научно-практическая значимость
Установление взаимоотношений между бактериальным патогеном и эукариотической клеткой при формировании межклеточных контактов на ранних этапах инфекционного процесса рассматривается нами как наиболее важное звено в ходе патогенетических событий и определяет дальнейшее течение заболевания. Именно на этой стадии растворы биологически активных составляющих шунгитовой породы активно действуют на условно-патогенные бактерии. Изучение механизмов, обеспечивающих прикрепление (адгезию) бактерий к клеткам-мишеням, является эффективной предпосылкой для создания профилактических антиадгезивных препаратов на основе шунгита, направленных на снижение или предотвращение колонизации тканей хозяина. Достоверно доказано активное влияние вытяжек шунгитовой породы на гемолизирующие, ферментативные и биохимические свойства бактерий, что позволяет учитывать эту особенность при разработке противобактериальных препаратов.
Внедрение результатов исследования. Результаты исследований внедрены в учебный процесс кафедры санитарно-гигиенических и профилактических дисциплин лечебного факультета медицинского института Тульского государственного университета и в рабочий процесс Городской централизованной диагностической бактериологической лаборатории города Тулы.
Апробация работы. Диссертация апробирована на расширенном заседании кафедры санитарно-гигиенических и профилактических дисциплин, медико-биологических дисциплин лечебного факультета медицинского института ТулГУ. На основании открытого голосования единогласно рекомендована к публичной защите (Тула, 2008).
Материалы исследований доложены на: II Магистерской научно-технической конференции «Химия и электрохимия» (диплом I степени, Тула, 2007); VI Всероссийской университетской научно-практической конференции молодых ученых и студентов по медицине (диплом I степени, Тула, 2007); VI Международной научно-практической конференции «Медицинская экология» (Пенза, 2007); VII Международной научно-практической конференции «Состояние биосферы и здоровье людей» (Пенза, 2007); XXXXIII научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава ТулГУ (медицинский факультет) «Общественное здоровье и здравоохранение: профилактическая и клиническая медицина» (Тула, 2007), XXXXIV научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава ТулГУ (медицинский факультет) «Общественное здоровье и здравоохранение: профилактическая и клиническая медицина» (Тула, 2008).
Структура и объем диссертации
Диссертация изложена на 148 страницах (в том числе приложения на 32 страницы), включает 20 таблиц, 30 рисунков. Состоит из введения, 4 глав (обзор литературы, объекты и методы исследования, 2 главы, содержащие результаты собственных исследований), заключения, выводов, списка литературы (108 наименований, из них 102 отечественных и 6 иностранных).
Публикации
