CC BY
324 Волчков С.У. и др. Опыт исследования биосовмеситмости искусственных носителей(имплантатов) на культуре мехенхимально-стромальных клеток // Морфологические ведомости. - 2010. - № 2. - С. 26-31.
5 Дмитруха Н.Н., Лагутина О.С., Короленко Т.К. Культура клеток как альтернативная модель в токсикологических исследованиях // Сборник материалов республиканской научно-практической конференции с международным участием «Здоровье и окружающая среда», посвященной 90-летию республиканского унитарного предприятия «Научно-практический центр гигиены» в 2 томах, гл.ред. С.И. Сычик. - 2017. - С. 62-65.
6 Колсанов А.В. и др. Определение биосовместимости и цитотоксичности пористых материалов на основе титана в эксперименте // Наука и инновации в медицине. - 2017. - № 3 (7). - С. 18-22.
7 Кокорев О.В., Гюнтер С.В., Ходоренко В.Н., Дамбаев Г.Ц. Влияние архитектоники и модифицированной поверхности клеточных носителей из пористопроницаемого никилида титана на клеточную биосовместимость // Acta Biomedica Scientifica. - 2018. - Т. 3. - № 3. - С. 188-194.
8 Лосев Ф.Ф. с соавт. Способ определения in vitro остеоинтегративных свойств пластических материалов для имплантатов. Патент на изобретение RUS 2259851 24.06.2004.
9 Малкин М.Н., Ступин В.А. «Клеточный продукт для аутологичных и аллогенных трансплантаций, полученный из плаценты человека и способ его получения». Патент на изобретение №2455357 10.07.2012.
Рукопись получена: 4 февраля 2019 г. Принята к публикации: 5 февраля 2019 г.
УДК 616.322
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЛЕЧЕНИЯ СТАФИЛОКОККОВОЙ ИНФЕКЦИИ В НЁБНЫХ МИНДАЛИНАХ МЕТОДОМ СПЕКТРОСКОПИИ КОМБИНАЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ
© 2019 Е.В. Тимченко1, П.Е. Тимченко1, Е.Г. Зарубина2, Е.С. Буренков2, А.А. Асадова1, Ю.Д. Итяксов1
1ФГАОУ ВО «Самарский национальный исследовательский университет
имени академика С.П. Королёва», Самара
2Частное учреждение образовательная организация высшего образования «Медицинский университет «Реавиз», Самара
Бактериальный тонзиллит по данным статистики является распространенным заболеванием среди взрослых и детей. Цель исследования: анализ эффективности лечения стафилококка в небных миндалинах с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния. Проведен анализ эффективности лечения стафилококка в небных миндалинах с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния. Установлены спектральные изменения при лечении нёбных миндалин антибиотиком Амоксиклав. Показано, что при дозировке антибиотика 500 мг/10 мл исчезает линии на волновых числах 735 см-1 и 783 см-1, 986 см-1 и 1635 см-1, соответствующие аде-нину, цитозину, протеинам и амиду I, что говорит об эффективности лечения.
Ключевые слова: бактериальный тонзиллит, стафилококковая инфекция, нёбные миндалины, метод спектроскопии комбинационного рассеяния.
Введение. Данные статистики ВОЗ свидетельствуют, что тонзиллитом в мире страдают от 10 до 15 % взрослых и около 20-25 % детей. От 15 до 45 % случаев приходится на бактериальный тонзиллит, вызванный ß-гемолитическим стрептококком группы А [1].
В Самарской области по данным медицинских статистических организаций 65 % всех заболеваний приходится на ЛОР заболевания, как правило, большая часть из них связаны с ХТ.
Наиболее значимым бактериальным возбудителем острого тонзиллита (ангины) является гемолитический стрептококк группы А. Реже острый тонзиллит вызывают вирусы и другие стрептококки, крайне редко - микоплазмы и хламидии. Возбудитель передается воздушно-капельным путем. Источниками инфекции являются больные, а в некоторых случаях - носители болезни, у которых нет явных симптомов. Хронический тонзиллит является следствием неоднократного заболевания ангиной, недостаточного лечения.
Лечение хронического тонзиллита должно происходить в соответствии с клиническим течением заболевания (латентное течение или обострение). Консервативная терапия проводится больным с простой формой хронического тонзиллита. В лечебной тактике целесообразно проведение комплексного лечения - общего и местного, в понятие последнего включается и хирургическое лечение - тонзиллэктомия [2].
Общая терапия предполагает применение антибиотиков, но учитывая последние данные о большом разнообразии видов возбудителей, становится актуальным определение микрофлоры глотки и её чувствительности к антибиотикам, для их правильного выбора. Не все антибиотики являются эффективными [10].
Лечение острого тонзиллита осуществляется посредством применения совокупности амоксицина (Amoxicillin) и клавулановой кислоты (clavulanic acid). Клавулановая кислота обладает высокой тропностью к пенициллиназам, благодаря чему образует стабильный комплекс с ферментом, что предупреждает ферментативную деградацию амоксициллина под влиянием бета-лактамаз.
При добавлении клавулановой кислоты к амоксициллину помимо увеличения антибактериальной активности последнего отмечается усиление внутриклеточной бактерицидной активности полиморфно-ядерных лейкоцитов человека. Активность антимикробного иммунитета увеличивается как в отношении штаммов бактерий продуцирующих, так и не продуцирующих бета-лактамазу. В комбинации с амоксициллином клавулановая кислота стимулирует хемотаксис и адгезию полиморфно-ядерных лейкоцитов. Данные взаимодействия могут оказывать влияние на результаты лечения. Особенно это следует ожидать при лечении вызванных пневмококком респираторных инфекций, если рассматривать полиморфно-ядерные лейкоциты как линию первой обороны от пневмококковых инфекций.
Для контроля эффективности лечения в медикаментозной практике проводится ряд лабораторных исследований: общий анализ мочи и общий анализ крови, а в конце лечения -дополнительно к ним назначаются электрокардиограмма и биохимический анализ крови.
Стоит отметить, что в большинстве случаев лечащие специалисты пренебрегают проведением лабораторного анализа флоры глоточных миндалин.
В настоящее время широкое применение в медицинских задачах нашли оптические методы исследования. Так, в статье [11] рассмотрено проведение у больных с клинически диагностируемым хроническим тонзиллитом инфракрасной спектроскопии слюны, определяя средние значения показателей пропускания инфракрасного излучения в диапазонах: 3085-2832 см-1, 2120-1880 см-1, 1600-1535 см-1, 1543-1425 см-1, 1430-1210 см-1, 1127-1057 см-1. В зависимости от полученных средних значений на нескольких диапазонах диагностируют
либо компенсированный, либо декомпенсированный хронический тонзиллит. Данный способ безболезненный быстрый, и может проводиться в амбулаторных условиях.
Одними из альтернативных и перспективных методов анализа биологических объектов является метод комбинационного рассеяния [4]. В работе [9] показано, что спектроскопия комбинационного рассеяния слюны является эффективным методом диагностики пародон-тита. КР линия с волновым числом 1156 см-1, обусловленная присутствием бета-каротина, является самым надёжным маркером пародонтита.
Также в работе [5] определили, с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния слюны, что биомаркерами пародонтита могут быть использованы четыре спектральные области 1155 см-1, 1525 см-1, 1033 см-1 и 1611 см-1.
Цель исследований: анализ эффективности лечения стафилококка в небных миндалинах с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния.
Материалы и методы. В ходе эксперимента исследовано 8 образцов различных штаммов стафилококка ATCC № 25923 (группа I) и ATCC № 35591 (группа II), находящихся в слюне пациентов и физрастворе. Половина исследуемых образцов подвергалась лечению антибиотиком Амоксиклав дозировкой 500мг/10 мл, вторая половина была контрольной.
Спектральные характеристики изучались с помощью экспериментального стенда, включающего в себя высокоразрешающий цифровой спектрометр Andor Shamrock sr-303i с встроенной охлаждаемой камерой DV420A-OE, волоконно-оптический зонд для спектроскопии комбинационного рассеяния RPB785, совмещённый с лазерным модулем LuxxMaster LML-785.0RB-04 (с регулируемой мощностью до 500 мВт, длина волны 785 нм).
Рис. 1. Экспериментальный стенд: 1 - объект; 2 - КР пробник RPB785; 3 - лазерный модуль LuxxMaster Raman Boxx; 4 - источник питания лазерного модуля; 5 - спектрометр Shamrock sr-303i; 6 - встроенная охлаждаемая камера DV420A-OE; 7 - компьютер; 8, 9, 10 - управляющие кабели; 11 - передающее оптоволокно;
12 - приёмное оптоволокно
Выделение КР спектра на фоне автофлуоресценции проводилось методом полиномиальной аппроксимации флуоресцентной составляющей и вычитания её из регистрируемых спектров. Обработку спектров КР проводили в программе Wolfram Mathematica 9. Исследуемый спектр при обработке очищали от шумов сглаживающим медианным фильтром (5 точек). На выбранном интервале 400-2200 см-1 при помощи итерационного алгоритма определяли аппроксимирующую линию (полином пятой степени) автофлуоресцентной составляющей, а затем вычитали эту составляющую, получая выделенный спектр КР.
Результаты исследований. На рисунке 2 представлены спектры КР слюны и физраствора с разными штампами стафилококка и образцов при действии антибиотиков.
а)
б)
Рис. 2. Спектры комбинационного рассеяния для исследуемых образцов: а - образцы слюны; б - образцы на основе физраствора
В таблице 1 приведена расшифровка основных линий, наблюдаемых в спектре КР исследуемых объектов.
Таблица 1
Расшифровка спектров комбинационного рассеяния для образцов слюны
Волновое число, см-1 Вещество
533 Lysozymes, proteins, guanine, thymine
632 ring2 deformation + ring2 breathing
735 adenine, glycosidic ring mode
783 nucleic acids, 776 (w) Nucleotides (Cytosine, uracil) ring stretching10,20 DNA/RNA
806 u(CN) tyrosin, porine, valin
846 op. bending ring2 + d(CH ring2)
986 Glycine CNC symmetric stretch 998 (m) v(C-C) aromatic ring breathing of phenylalanine Protein
1079 Lipids, nucleic acids, proteins, carbohydrates,lauric acid
1172 Aromatic amino acids5(C-H),in tyrosine, Protein
1269 Phospholipid, amide III, proteins, lipids, thymine,
1337 u(NH2) adenine, polyadenine, DNA
1374 tryptophan, porphyrins, lipids, guanine, thymine, protein
1435 Acetates, CH stretching peaks
1573 (s) v(C=C)11 Lipid
1633 (m) Amide I and unsaturated lipids, amide I and v(C=C) inlipid,Protein, Lipid
1744 acetates
Из рисунка 2 можно видеть спектральные особенности на волновых числах 735 см-1 и 783 см-1, 986 см-1 и 1635 см-1, соотвествующие аденину, нуклеиновым кислотам, протеинам и амиду I.
Образцы на основе физраствора позволяют оценить чистый спектр культуры и антибиотика без наложение его на спектр слюны.
Также видно, что при действии антибиотика Амоксиклав дозировкой 500 мг/10 мл линии 735 см-1 и 783 см-1, 986 см-1 и 1635 см-1, соотвествующие аденину, компонентам ДНК, протеинам и амиду I (или идентифицирующая наличие стафилококковой культуры) исчезает.
Из рисунка 2 также можно видеть, что разные штампы стафилококка в слюне и физрастворе спектрально не различаются.
Также можно отметить, что линии на 632, 846 см-1, соотвествующая компонентам вносимого препарата (антибиотик Амоксиклав дозировкой 500 мг/10 мл), проявляется в спектрах исследуемых веществ при его добавлении.
Выводы. Проведен анализ эффективности лечения стафилококка в небных миндалинах с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния (КР). Установлены спектральные изменения при лечении нёбных миндалин антибиотиком Амоксиклав. Показано, что при дозировке антибиотика 500 мг/10 мл исчезают линии на волновых числах 735 см-1 и 783 см-1,
986 см-1 и 1635 см-1, соотвествующие аденину, цитозину, протеинам и амиду I, что говорит
об эффективности лечения.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 Крюков А.И., Хамзалиева Р.Б., Ивойлов А.Ю., Захарова А.Ф. К вопросу о проблеме хронического тонзиллита в детском возрасте. Материалы XVIII съезда оториноларингологов России. - СПб., 2011. - С. 296-297.
2 Дифференцированный подход к лечению хронического тонзиллита // Актуальные вопросы медицины и новые технологии - 2003: сборник научных статей молодых ученых и специалистов Российской Федерации, посвященный конференции им. академика Б.С. Гракова. - Красноярск, 2003. - С. 164-169.
3 Гавриленко Ю.В. Особенности поражения ЛОР-органов у детей и подростков с сахарным диабетом 1 типа // Современная педиатрия. - 2015. - № 7. - С. 62-65.
4 Вандышева Л.В. Аденоидит и тонзиллит - как проявления хронического латентного риносинусита // Вестник новых медицинских технологий. - 2009. - Т. 16, № 1. - С. 147.
5 Сухинина А.В. Методы оптической спектроскопии для диагностики стоматологических заболеваний: дис. .. канд. физ-мат. наук / Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ». - Москва, 2014.
6 Портенко Е.Г., Портенко Г.М., Каргаполов А.В., Шматов Г.П. Описание изобретения к патенту Российской Федерации. - Тверь: Тверская государственная медицинская академия Министерства здравоохранения Российской Федерации, 2005.
7 Venkatakrishna K. et al. Optical pathology of oral tissue: A Raman spectroscopy diagnostic method // Manipal Academy of Higher Education, Manipal 576 119, India, 2001.
8 Jaychandran S., PK Meenapriya and S. Ganesan: Raman Spectroscopic Analysis of Blood, Urine, Saliva and Tissue of Oral Potentially Malignant Disorders and Malignancy-A Diagnostic Study // International Journal of Oral and Craniofacial Science, India, 2016.
9 Parul Pujary, K. Maheedhar, C. Murali Krishna and Kailesh Pujary: Raman Spectroscopic Methods for Classification of Normal and Malignat Hypopharyngeal Tissues: An Exploratory Study // Pathology Research International, India, 2011.
10 R. Malini, K. Venkatakrishna, J. Kurien et al. Discrimination of normal, inflammatory, premalignant, and malignant oral tissue: a Raman spectroscopy study // Biopolymers. - 2006. - Vol. 81, № 3. - P. 179-193.
Рукопись получена: 18 января 2019 г. Принята к публикации: 22 января 2019 г.
