Введение к работе
Актуальность темы,; Антибиотики относятся к числу наиболее широка используемых фармацевтических препаратов. Однако, несмотря на успехи в создании, изучении и внедрении в медицинскую практику новых антимикробных средств, антибактериальная терапия нередко оказывается малоэффективной. Конечный результат применения антибиотиков а значительной степени зависит от особенностей структуры, генетической организации, характера и условий роста конкретного штамма микроба,, вызвавшего заболевание.
Одним из существенных фактоооя г-~^А,аі»»яі г.тт:,^._;им ня жизнедеят*.-- г-;_іі. i«urr»r^>,' '."іііііявтои *«г:эратура. В последние го-іїа достигнути заачителыгые успехи в изучении воздействия температуры на различные свойства бактерий. Показано, что она влияет не только на скорость роста и интенсивность протекания мвтаболичес-. ких процессов в микробной клетке, но также лл физико-химические особенности поверхности бактерий, способность к адгезии» антигенные свойства, продукцию внеклеточных белков, й тон числе ферментов и токсинов, а также принимает йегтоореяственное участие в регуляции вирулентности микробов. Изменение температуры тела пациента (лихорадка или локальная гипертермия) является характерным симптомом при различной инфекционной патологии. Вместе с тем, вопрос о влиянии температуры на чувствительность микроорганизмов к антибиотикам до сих пор не являлся предметом направленного, комплексного изучения. Имеющиеся данные весьма ограничены, касаются отдельных видов бактерий и не охватывают физиологически значимый диапазон температур. Практически отсутствуют сведения о воздействии индуцибельных систем температурной адаптации (системы теплового шока), принимающих участие я регуляции вирулентности патогенных микробов, на проявление их антибиотикоустойчивости. В последнее время установлено, что в естественных условиях, в том числе в организме человека, патогенные микробы, как и представители нормальной микрофлоры, существуют в вида адгеэированных биопленок и колоний. Свойства микробов, входящих в состав биопле-нок, в том числе их чувствительность к токсическим веществам {антибиотикам и дезинфектантам), существенна- отличаются от таковых у диффузно растущих бактериальных клеток'
рий к антимикробным агентам не учитывают особенностей жизнедеятельности микробов внутри колоний и биопленок. Отсутствуют также данные о роли температуры в регуляции свойств бактерий, находящихся в составе колоний.
Пяльи настоящей работы являлось изучение и сравнительный анализ роли температуры в регуляции выживаемости и изменчивости бактерий как в интактных колониях и диФФуэно растущих культурах, так и в присутствии антимикробных препаратов. В процессе выполнения работы были поставлены следующие основные задачи:
-
Изучение особенностей поведения бактерий в составе колоний при различных температурах.
-
Сравнительный анализ влияния температуры на выживаемость бактерий в колониях и диффузно растущих культурах в присутствии антимикробных препаратов.
-
Изучение уровня спонтанной изменчивости бактерий в колониях и диффузно растущих культурах.
-
Изучение антибиотикочувствительности штаммов, дефектных по генам системы теплового шока.
У)гнпимия пплгчгяммя. тіунпги^лмя ия ?<ятитут
-
Динамика роста популяции энтеробактерий, находящихся в составе колоний, и в бульонных культурах зависит от температуры культивирования.
-
Бактерии в составе колоний лучше выживают в' присутствии антибиотиков, чем диффузно растущие микробные клетки.
-
Температура культивирования оказывает более существенное влияние на выживаемость в присутствии антимикробных препаратов энтеробактерий, находящихся в составе колоний, по сравнению с диффузно растущими культурами. При температурах, близких к верхнему пределу физиологического диапазона, бактерии в составе колоний хуже выживают в присутствии различных антибиотиков.
4.Частота встречаемости спонтанных мутаций антибиотикоустой-чивости у энтеробактерий, растущих в составе колоний ниже, чем при росте s виде суспензии. Ндучная новиэнп.
Исследована динамика изменения количества жизнеспособных клеток в популяциях бактерий, растущих диФФуэно и в составе колоний. Впервые продемонстрировано, что бактерии в составе интактных колоний более чувствительны к повышению температуры культивирования, что проявляется в ускорении процесса их гибели. Полученные
экспериментальные данные подтверждены результатами электронно-микроскопического изучения интактных бактериальных колоний при раз- ' личных температурах культивирования.
Впервые изучено влияние температуры культивирования на выживаемость бактерий, находящихся В составе колоний, в присутствии антимикробных препаратов. Показано, что при температурах, близких к верхнему пределу Физиологического диапазона, энтеробактерии в составе колоний хуке выживают в присутствии T^-rr,—-,zz,. иі«ні»«оті»-ков.
Пе.гуч.-кц данные, свияетельствуиие о сниаении частоты встре
чаемости спонтанных мутаций (в т.ч. устойчивости х антимикробным
агентам) у энтеробактерий, находящихся в составе колоний, по
сравнению с диФФуэно растущими культурами.
Практическая значимость.; .
Данные о повышенной выживаемости бактерий, находящихся а со
ставе колоний, в присутствии антимикробных.препаратов позволяют
по-новому оценить эффективность использования последних в терапии
инфекционных состояний. В работе показано влияние изменений тем
пературы в рамках физиологического диапазона тела человека на ак
тивность действия определенных антимикробных агентов в отношении
бактерий, растущих диффузно и в составе колоний. Полученные дан
ные указывают на значимость изучения на биологических моделях
эффективности лечения антибиотиками в зависимости от температуры
тела и разработки практических рекомендаций для врачей. На осно
вании результатов изучения мутационной .изменчивости бактерий, на
ходящихся в составе колоний, можно оценить рвальніга темпы измен
чивости микробов во внешней среде и организме хозяина, что ваано
при прогнозировании темпов Формирования «ггибиотикореэистентных
клоноа. ' \ .-' ''.'..'.'' ,"'
Апробация..работы.. .--' Ч :-'. "
Материалы диссертации доложены и обсуждены на совместном за
седании кафедры микробиологии, вирусологии и иммунологии и кафед
ры инфекционных болезней СПбГМУ им. акад. И.П.Пмыюва. Основные
материалы диссертации доложены на юбилейной научно-практической
конференции, посвяюенной 70-летию Института им., Пастер* (Санкт-
Петербург, 25-27 мая 1993 г.), "отчвтнойЧ конференции,СГІ6СГМИ "Ак- "''
туальные вопросы профилактической и клинической медицины"(Санкт-
Петербург, 26-28 апреля 1994 г.). : ":--"'..'''К'гЛ'',''- :'"''"'
, Внедрений результатов работы.
Основные результаты исследований внедрены,в учебную (практические занятия и лекционный курс обшей, частной и клинической микробиологии для студентов 2, 3 и в курсов и врачей) и экспериментальную работу кафедры и практику лабораторных исследований бактериологической лаборатории клиник СПбГМУ им. акад. И.П.Павлова. Публикации.
По материалам диссертации опубликовано 4 работы. Объем и структура яиос>»рт^"м", Работа изложена на 172 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов, собственных результатов и их обсуждения, заключения и выводов. Библиография - 368 наименований, 20 на русском и 348 на иностранных языках. Диссертация иллюстрирована 6 таблицами и 17 рисунками.