Сравнительный анализ адгезивных свойств современных и музейных штаммов шигелл

Сумский государственный университет

Сравнительный анализ адгезивных свойств современных и музейных штаммов шигелл

Н.А. Галушко

Колонизация кишечника шигеллами, как и другими энтеробактериями, происходит в несколько последовательных этапов. Вначале бактерии под действием хемотаксиса приближаются к энтероцитам, затем происходит неспецифическая адсорбция возбудителя, сменяющаяся специфической фазой адгезии, в основе которой лежит комплементарное взаимодействие особых белков-лигандов (адгезинов), входящих в состав бактериальных фимбрий или экспрессируемых на поверхностной мембране микроорганизма, со специфическими рецепторами клетки-хозяина. Возможно и обратное соотношение пары лиганд-рецептор. К примеру, фибронектин млекопитающих и других животных обладает способностью связывать поверхностные рецепторы ряда микроорганизмов, включая шигеллы.

Адгезия является определяющим этапом в развитии инфекционного процесса, а ее ингибирование - непременным условием предотвращения дальнейшего развития болезни на раннем ее этапе.

Впрочем, адгезия представляет интерес не только как пусковой этап патогенеза, но и как эпидемиологическая категория, во многом определяющая величину инфекционной дозы и вытекающие из этого особенности эпидемического процесса, в частности, доминирующие пути передачи инфекции. Иными словами, от адгезивной активности возбудителя в конечном итоге во многом зависит заболеваемость шигеллезами.

Учитывая циклический характер эпидемического процесса шигеллезов, не исключено, что аналогичным образом меняется во времени и адгезивная активность шигелл. Кроме того, улучшение социально-экономических условий жизни населения и снижение заболеваемости, ставящие под угрозу существование этих микроорганизмов как вида, могут стимулировать активизацию адаптационных резервов бактерий, включая адгезивную активность. Имеющиеся в литературе данные, касающиеся этой проблемы, немногочисленны и содержат противоречивые утверждения [1-3].

Цель работы

Целью настоящего исследования был сравнительный анализ адгезивной активности музейных и современных штаммов шигелл.

Материалы и методы

Изучена адгезивная активность 16 штаммов S.sonnei и 10 S.flexneri штаммов, выделенных в 1943 - 1978 гг., а также 48 и 20 штаммов S.sonnei и S.flexneri, выделенных в 1998 - 2004 гг. Все штаммы получены от больных людей. Адгезивность изучали развернутым пробирочным методом [4]. Рассчитывали и анализировали следующие показатели: средний показатель адгезии (СПА), коэффициент участия эритроцитов в адгезивном процессе (К) и индекс адгезивности микроорганизма (ИАМ). Оценку достоверности полученных данных осуществляли по Т - критерию Стьюдента для малой выборки.

Результаты исследований и их обсуждение

В результате исследований установлено, что 87% современных и 50% музейных штаммов шигелл обладают адгезивной активностью (Р<0,01). Распределение штаммов по степени адгезивности представлено в таблице 1.

Удельный вес неадгезивных и низкоадгезивных музейных штаммов S.sonnei составил 56%. Среди современных штаммов их количество оказалось в 2 раза меньшим. Низко- и неадгезивными были все музейные штаммы S.flexneri, среди современных штаммов их доля не превышала 40 %. Не обнаружено ни одного высокоадгезивного штамма среди музейных культур S.flexneri и S.sonnei. В то же время среди современных штаммов высокоадгезивные S.sonnei составили 33%. Не выявлены высокоадгезивные штаммы среди современных штаммов S.flexneri.

Сопоставление адгезивных свойств современных культур позволило установить, что средние показатели адгезии S.sonnei статистически не отличались от таковых у S.flexneri (Р>0,1). Однако видовые отличия аналогичных показателей музейных штаммов являются достоверными (Р < 0,02).

Таблица 1 - Распределение штаммов шигелл по степени адгезивности, %

Продолжающийся в последние десятилетия рост культурного уровня населения, массовое применение в лечебной практике все более мощных антибиотиков и других противомикробных средств, повышение эффективности противоэпидемических мероприятий, рост культуры производства на предприятиях пищевой промышленности приводят к медленному, но неуклонному вытеснению шигелл из человеческой популяции, сужению экологической ниши этих микроорганизмов. По сравнению с пятидесятыми-шестидесятыми годами прошлого века заболеваемость шигеллезами резко снизилась, при этом увеличилась доля доклинических форм в структуре заболеваемости. В настоящее время регистрируются в основном формы легкой и средней степеней тяжести, летальные исходы наблюдаются в единичных случаях, как правило, среди детей до 1 года.

В условиях быстро меняющейся среды обитания шигеллы, как и любой другой стремящийся к самосохранению вид, непрерывно модифицируют свои жизненные функции на фенотипическом и генотипическом уровнях, адаптируя их к новым условиям. Особенно наглядно это проявляется в быстром приобретении лекарственной устойчивости [3,5], детерминируемой в основном плазмидами. Шигеллы становятся все более устойчивыми и к действию температурного фактора [5]. В отличие от антибиотикорезистентности устойчивость к высоким температурам кодируется хромосомными высококонсервативными генами теплового шока. В этом случае даже присущая микроорганизмам высокая скорость мутационно обусловленного генетического дрейфа не способна привести к существенным мутациям этих генов. Изменения происходят лишь на фенотипическом уровне, когда индуцибельные гены начинают функционировать в конститутивном или полуконститутивном режиме.

Адгезивная активность, обеспечиваемая комплементарным взаимодействием различных лигандов и соответствующих рецепторов, детерминируется в основном хромосомными генами, хотя не исключено, что часть этой активности кодируется крупной плазмидой размером около 200 т.п.н. [6].

Проведенные нами исследования показали, что доля адгезивноактивных шигелл среди современных изолятов в 2 раза превышает таковую среди музейных штаммов. И хотя нет полного соответствия между способностью бактерий прилипать к эритроцитам и присоединяться к эпителиальным клеткам, можно с достаточной степенью обоснованности утверждать: продолжающаяся эволюция шигелл приводит к селекции и распространению в бактериальной популяции штаммов, обладающих повышенной устойчивостью к факторам внешней среды и повышенной способностью к колонизации кишечника хозяина. Это благоприятствует развитию инфекции даже при заражении небольшой дозой патогена. При этом течение заболевания, определяемое еще и такими важными факторами патогенности возбудителя, как токсигенность, способность нейтрализовать защитные механизмы хозяина и ряд других, приобретает более легкий характер, зачастую без клинических манифестаций.

Очень важным представляется сравнение адгезивных свойств S.flexneri и S.sonnei, циркулировавших параллельно в разные годы. Более высокие адгезивные свойства S.sonnei, циркулировавших в 1943-1978 гг., определяли, по всей видимости, их меньшую патогенную дозу. В свою очередь, незначительная патогенная доза упрощала реализацию механизма передачи инфекции. Это позволяет понять доминирование S.sonnei в этиологической структуре шигеллезов в 1943-1978 гг. И наоборот, менее выраженная адгезивность S.flexneri способствовала их вытеснению из человеческой популяции.

Сопоставление адгезивных свойств современных штаммов S.sonnei и S.flexneri не обнаружило существенных различий между ними. Следовательно, и инфекционная доза, и возможности для заражения и распространения этих возбудителей ныне приблизительно одинаковы. Это подтверждается примерно одинаковой долей шигеллезов Флекснера и Зонне в структуре современной дизентерии. Документированное нами повышение устойчивости шигелл к факторам внешней среды [5] и способности к колонизации кишечника при одновременном снижении патогенности определяет активность контактно-бытового пути передачи возбудителя, следствием чего является доминирование в последние годы спорадической заболеваемости шигеллезами.

Выводы

Эволюция шигелл приводит к накоплению в бактериальной популяции штаммов, обладающих адгезивной активностью.

Более выраженные адгезивные свойства современных штаммов шигелл благоприятствуют колонизации кишечника и, в конечном итоге, определяют меньшую инфекционную дозу и более легкую реализацию механизма передачи современной дизентерии.

Адгезивная активность S.flexneri и S.sonnei в современных условиях примерно одинакова, поэтому приблизительно равны и их инфекционные дозы, а, следовательно, и возможности для заражения и распространения.

Summary

The adhesive properties of modern and museum Shigella spp. strains were analyzed. It was founded that Shigella strains with improved adhesive capacity accumulated in bacterial population. There are no differences in adhesive properties between Shigella sonnei and Shigella flexneri modern strains.

Список литературы

1. Копча В.С. Адгезивні властивості кишкової мікрофлори при гострому шигельозі // Сучасні інфекції. - 2004. - №3. - С.57-60.

2. Сергевнин В.И., Лебедева Т.Т., Сармометов Е.В. и др. Оценка выживаемости в воде и адгезивности свежевыделенных и музейных штаммов Shigella sonnei и Shigella flexneri // Эпидемиология и инфекционные болезни. - 2002. - №4. - С.32-33.

3. Кушнарева М.В. Влияние нетилмицина, амикацина, цефтазидима и цефотаксима на адгезивные свойства бактерий // Антибиотики и химиотерапия. - 2000. - №7. - С.17-21.

4. Брилис В.И., Брилене Т.А., Ленцнер Х.П., Ленцнер А.А. Методика изучения адгезивного процесса микроорганизмов // Лабор. дело. - 1986. - №4. - С. 210-212.

5. Дьяченко А.Г., Галушко Н.А., Оксем Л.В. Фенотипические особенности циркулирующих штаммов шигелл // Вісник СумДУ. - 2004. - №11 (70). - С.102-110.

6. Соколова Т.В., Икрамов А. Анализ плазмидного профиля штаммов Shigella flexneri, используемых для получения вакцинных препаратов // Журн. микробиол. - 1994. - №4. - С. 67-68.