CC BY
49
УДК 615.849.11:616-001.4:616.9-085(045)
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В ЛЕЧЕНИИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ РАНЕВОЙ ИНФЕКЦИИ, ВЫЗВАННОЙ PSEUDOMONAS AERUGINOSA, ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
© 2011 г. Е.А. Пронина, Г.М. Шуб, И.Г. Швиденко, О.Г. Шаповал, Е.Г. Чеботарева
Саратовский государственный медицинский университет, Saratov State Medical University,
ул. Б. Казачья, 112, г. Саратов, 410012 Bolshaya Kazachia St., 112, Saratov, 410012
Изложены результаты исследований влияния электромагнитного излучения на частоте молекулярного спектра поглощения и излучения оксида азота (150 ГГц) и атмосферного кислорода (129 ГГц) на течение экспериментальной гнойной инфекции, вызванной антибио-тикочувствительным штаммом Pseudomonas aeruginosa. Проведенные эксперименты свидетельствуют, что облучение на частоте молекулярного спектра поглощения и излучения оксида азота (150 ГГц) положительно влияет на течение раневого процесса.
Ключевые слова: раневая инфекция, электромагнитное излучение, оксид азота, эфирные масла, Pseudomonas aeruginosa, атмосферный кислород.
The article gives close attention to the study of electromagnetic radiation influence at the frequency of molecular spectrum absorption and radiation of nitric oxide (150 GHz) and atmospheric oxygen (129 GHz) on the clinical course of experimental wound infection caused by antibiotic-sensitive strain of Pseudomonas aeruginosa. The experiments proved the fact that exposure to radiation at the frequency of molecular spectrum absorption and radiation of nitric oxide and atmospheric oxygen had positive impact on the course of traumatic process.
Keywords: wound infection, electromagnetic radiation, nitric oxide, essential oils, Pseudomonas aeruginosa, atmospheric oxygen.
В настоящее время большое внимание уделяется поиску методов немедикаментозного лечения гнойной инфекции в связи с широким распространением среди ее возбудителей антибиотикоустойчивых штаммов. К таким методам относится применение электромагнитного излучения (ЭМИ), параметры которого -миллиметровый диапазон, высокая частота (30-300 ГГц) и низкая интенсивность (менее 10 мВт/см) являются генераторами образования короткоживущих биологически активных молекул - оксида азота и активных форм кислорода. Изучение влияния этих молекул, относящихся к группе внутри- и внеклеточных мессенджеров, представляет теоретический и практический интерес в решении различных проблем современной медицины, в том числе и лечении гнойно-воспалительных заболеваний.
В этиологической структуре гнойной инфекции одним из основных патогенов является Pseudomonas aeruginosa. Штаммы данного вида широко распространены и быстро контаминируют не только объекты окружающей среды, но и ткани макроорганизма при наличии соответствующих условий, одним из которых является открытое, имеющее контакт с окружающей средой повреждение тканей, т.е. рана. Роль псевдомонад в этиологии раневой инфекции среди грамотрицательных бактерий является ведущей.
Учитывая вышеизложенное, целью исследования было изучение влияния ЭМИ на частотах молекулярного спектра поглощения и излучения кислорода (МСПИ О2) и оксида азота (МСПИ NO) на течение экспериментальной синегнойной раневой инфекции.
Материалы и методы
Девяти группам беспородных мышей-самцов массой 18-20 г (по 5 животных в каждой) моделировались на
предварительно выбритых участках кожи в области спины раны длиной и шириной 10,0 мм и глубиной 2 мм. Для получения одинаковых по размеру дефектов использовали трафарет размером 10 х 10 мм, который накладывали на операционное поле и скальпелем делали разрезы на коже. Полнослойные кожные лоскуты указанного размера и формы выкраивали с использованием глазных ножниц и скальпеля. На 3 -й день поверхности ран инфицировали 0,1 мл взвеси суточной агаровой культуры штамма P. aeruginosa, содержащей 109 КОЕ/мл по стандарту мутности Мак-фарланда. Штамм P. aeruginosa был выделен из гнойной раны больного и чувствителен к амикацину (минимальная подавляющая концентрация - 16 мкг/мл) и цефтазидиму (минимальная подавляющая концентрация - 8 мкг/мл). Дефекты кожи оставались открытыми в течение всего периода наблюдения. Через 3 дня после инфицирования приступали к лечению, которое осуществляли ежедневно в течение 10 дней. Раны предварительно механически очищали стерильными ватно-марлевыми тампонами, смоченными стерильным физиологическим раствором. Животные первой группы не получали лечение. Мышам второй группы 2 раза в сутки вводили внутримышечно по 500 мкг цефтазидима, третьей группы - по 200 мкг амикацина. Четвертую и седьмую группы составили животные, раны которых облучали ЭМИ на частотах МСПИ О2 (129 ГГц) и NO (150 ГГц) соответственно. Остальные мыши получали комбинированное лечение: пятая и шестая группы -сочетание ЭМИ на частоте МСПИ О2 с инъекциями цефтазидима и амикацина, восьмая и девятая группы -сочетание ЭМИ на частоте МСПИ NO с инъекциями цефтазидима и амикацина.
В качестве источника ЭМИ, имитирующего структуру МСПИ О2 и NO, использован квазиоптический генератор, разработанный в ОАО «Центральный на-
учно-исследовательскии институт измерительной аппаратуры» (г. Саратов). Рупор-излучатель генератора помещали на расстоянии 2 см от раневой поверхности экспериментального животного [1, 2]. Чтобы приблизить условия эксперимента к реальным условиям практического использования генератора ЭМИ в лечебной практике, максимальное время облучения не превышало 10 мин.
Точное значение заданной частоты определяли в соответствии с международной базой данных молекулярных спектров высокого разрешения HITRAN (созданной с участием космического агентства и с учетом поправок на атмосферное давление и температуру окружающей среды) [3].
На 5, 10 и 15-е сут после инфицирования раневое отделяемое забирали стандартными сухими стерильными тампонами и тщательно суспензировали в 1 мл физиологического раствора хлорида натрия. Полученную взвесь использовали для приготовления четырех последовательных 10-кратных разведений. Из каждого разведения осуществляли высев 0,1 мл на чашку с мясо-пептонным агаром. Посевы помещали в термостат при t = 37 °С, и через 24 ч инкубации подсчитывали количество выросших колоний.
Статистическую обработку и анализ данных проводили с помощью компьютерных программ Microsoft Excel (7.0 для Windows XP) и Statistica 6.0.
Результаты
На 5 сут после инфицирования количество клеток P. aeruginosa в гнойном отделяемом ран у мышей всех групп существенно не отличалось (рисунок). У всех животных отмечались выраженное нагноение ран и признаки интоксикации (отсутствие аппетита, жажда, адинамия). На 10-й день после инфицирования (соответствующий 5-му дню лечения) количество клеток P. aeruginosa снизилось во всех группах животных, но наиболее существенно у мышей, получаюших комбинированное лечение ЭМИ МСПИ NO и антибиотиками (Lg 2,8 и 2,7). Этот показатель был значительно выше при отдельном использовании каждого из видов лечения - ЭМИ МСПИ NO (Lg 3,2), амикацина и цеф-триаксона (Lg 2,9 и 3,0), но существенно ниже такового в контрольной группе (Lg 3,3). Количество клеток P. aeruginosa в группах мышей, получающих лечение ЭМИ МСПИ О2 (Lg 3,2), практически не отличалось от его значения у контрольной группы. На 15-й день после инфицирования аналогичная динамика сохранилась, и низкие показатели обсемененности остались в группе мышей, получающих комбинированное лечение ЭМИ МСПИ NO и антибиотиками (Lg 2,0). Визуально местное течение раневого процесса соответствовало микробиологической картине: к концу лечения у контрольной и получающей лечение МСПИ О2 группы отечность и подрытость краев ран были незаметны, однако сохранялось вялое формирование грануляций и гнойное отделяемое по краям струпа. В группах мышей, получающих лечение только МСПИ NO, процесс формирования гранулята был более выражен и отмечалось практически полное отторжение струпа.
Динамика изменения количества клеток P. aeruginosa в раневом отделяемом
У животных, леченных только антибиотиками, появились признаки краевой эпителизации ран, отсутствие гноя и остатки струпной корочки. Самым оптимальным было состояние ран у мышей, пролеченных МСПИ NO и антибиотиками: помимо полного очищения раны была заметна их значительная эпителизация.
Средние сроки заживления ран в контрольной группе составляли 26,8±2,1 сут и практически не отличались от групп, леченных ЭМИ на частоте МСПИ О2, - 25,8±2,6 (p>0,05), и достоверно превышали эти показатели у мышей, леченных амикацином -21,2±1,8 (p<0,05), цефтазидимом - 21,7±1,8 (p<0,05) и ЭМИ на частоте МСПИ NO - 21,5±1,4 (p<0,05). При сочетанном применении амикацина и цефтазидима с ЭМИ на частоте МСПИ О2 время заживления ран соответствовало 24,43±1,9 (p<0,05) и 24,63±1,9 (p>0,05), что меньше, чем при отдельном использовании ЭМИ данного параметра, и больше, чем при отдельном использовании антибиотиков. Самое быстрое заживление ран отмечалось при совместном использовании ЭМИ на частоте МСПИ NO и антибиотиков (с амика-цином - 16,2±0,7 (p<0,05); цефтазидимом - 16,4±0,9 (p<0,05) дня).
Обсуждение и выводы
Применение ЭМИ на частоте МСПИ О2 практически не влияло на течение раневого процесса, вызванного опытным штаммом P. aeruginosa у мышей, на частоте МСПИ NO его действие оказалось эффективным, существенно снижая микробную обсемененность и сроки заживления ран как при отдельном воздействии, так и в сочетании с антибиотиками разного механизма действия - амикацином (ингибитором синтеза белка) и цефтазидимом (ингибитором синтеза пептидогликана).
Положительное влияние ЭМИ МСПИ NO на заживление ран с экспериментальной синегнойной инфекцией у мышей можно объяснить имеющимися в литературе сведениями об улучшении микроциркуляции под действием ЭМИ в поврежденной ткани [4]. К одному из основных механизмов этого явления принадлежит усиление высвобождения гистамина из туч-
ных клеток кожи, что, с одной стороны, способствует усилению микроциркуляции, а с другой - снижению цитотоксической активности лейкоцитов, благодаря чему быстрее происходит восстановление раневого дефекта. Благоприятный терапевтический эффект ЭМИ подкрепляют имеющиеся данные о повышении активности ферментных систем и снижении уровня перекисного окисления липидов в клетках ткани. В частности, установлена способность ЭМИ терагерцо-вого диапазона на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота 150+0,75 ГГц не только восстанавливать нарушения внутрисосуди-стого, сосудистого и внесосудистого компонентов микроциркуляции, но и оказывать гистопротекторное действие за счет нормализации процессов липоперок-сидации и активности антиоксидантных систем, снижения выброса глюкокортикоидных гормонов, что позволяет рассматривать его как стресс-лимити-рующую систему [5].
Однако изменения, обусловленные воздействием ЭМИ МСПИ O2, не вызывают подобных эффектов, что согласуется с литературными данными о зависимости биологического эффекта от частоты излучения, действие которого на клетки носит остро резонансный характер [5].
Поступила в редакцию_
Литература
1. Квазиоптический КВЧ генераторный комплекс моде-
лирования детерминированных шумов для биофизических исследований / А.П. Креницкий [и др.] // Биомед. технологии и радиоэлектроника. 2003. № 2. С. 17-24.
2. Панорамно-спектрометрический комплекс для исследо-
вания тонких структур молекулярных спектров физических и биологических сред / А.В. Майбородин [и др.] // Биомед. радиоэлектроника. 2001. Т. 8. С. 35-47.
3. Молекулярные HITRAN-спектры газов-метаболитов в
терагерцевом и ИК-диапазонах частот и их применение в биомедицинских технологиях / О.В. Бецкий [и др.] // Биомед. технологии и радиоэлектроника. 2007. № 8-9. С. 89-94.
4. Сравнительный анализ противовоспалительных эффек-
тов низкоинтенсивного ЭМИ КВЧ и импульсного ЭМИ КВЧ с большой пиковой мощностью / Е.Н. Гапеев [и др.] // Биомед. радиоэлектроника. 2007. № 11. С. 26-34.
5. Влияние электромагнитного излучения терагерцевого
диапазона частотой молекулярного спектра оксида азота 150+0,75 ГТц на морфофункциональные нарушения микроциркуляции у белых крыс в состоянии острого и длительного стресса / И.О. Бугаева [и др.] // Саратовский науч.-мед. журн. 2009. № 4. С. 511-516.
22 февраля 2011 г.
