CC BY
72
№ 6 - 2013 г.
14.00.00 медицинские и фармацевтические науки
УДК 616.21-022.7:615.837.3
ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ НИЗКОЧАСТОТНОГО УЛЬТРАЗВУКА, ОЗОН/Ш-ВОЗДУШНОЙ СМЕСИ И ИХ СОЧЕТАНИЯ НА ВЕДУЩИХ ВОЗБУДИТЕЛЕЙ ПАТОЛОГИИ ЛОР-ОРГАНОВ
В. В. Педдер1. Е. В. Хрусталева2. А. П. Батяйкин2. Т. И. Чанцева2. Н. М. Шишкина2.
Е. В. Песковацкова2
Научно-производственное предприятие «Метромед» (г. Омск) 2ГБОУ ВПО «Алтайский государственный медицинский университет» Минздрава
России (г. Барнаул)
Цель: оценка применения низкочастотного ультразвука в сочетании с озон/NO-газовой смесью на чистые культуры микроорганизмов E. Coli, Р. Aeruginosa, Staph. Aureus, C. Albicans. Суспензии микроорганизмов подвергали обработке вышеперечисленными факторами, выполняли подсчет выросших колоний, определение культуральных свойств и способность к гемолизу, оценивали их чувствительность к антибиотикам в сравнении с контрольной группой. Выводы: 1) наибольшим бактерицидным эффектом обладает сочетание низкочастотного ультразвука и озон/NO-воздушной смеси; 2) увеличение времени воздействия усиливает бактерицидный эффект, включая микроорганизмы, устойчивые к антибактериальным препаратам; 3) чувствительность резистентных штаммов к антибиотикам восстанавливается после совместного применения низкочастотного ультразвука и озон/NO-воздушной смеси.
Ключевые слова: E. Coli, Р. Aeruginosa, Staph. Aureus, C. Albicans, низкочастотный ультразвук, озон/NO-воздушные смеси, бактерицидный эффект.
Педдер Валерий Викторович — кандидат технических наук, академик РАМТН, Научно-производственное предприятие «Метромед», г. Омск, рабочий телефон: 8 (3812) 433-588, e-mail: [email protected]
Хрусталева Елена Викторовна — доктор медицинских наук, заведующий кафедрой оториноларингологии с курсом глазных болезней ГБОУ ВПО «Алтайский государственный медицинский университет», г. Барнаул, рабочий телефон: 8 (3852) 689-827, e-mail: [email protected]
Батяйкин Александр Павлович — ассистент кафедры оториноларингологии с курсом глазных болезней ГБОУ ВПО «Алтайский государственный медицинский университет», г.
Барнаул, рабочий телефон: 8 (3852) 689-827
Чанцева Татьяна Ивановна — ассистент кафедры оториноларингологии с курсом глазных болезней ГБОУ ВПО «Алтайский государственный медицинский университет», г. Барнаул, рабочий телефон: 8 (3852) 689-827
Шишкина Наталья Михайловна — аспирант кафедры оториноларингологии с курсом глазных болезней ГБОУ ВПО «Алтайский государственный медицинский университет», г. Барнаул, рабочий телефон: 8 (3852) 689-827, e-mail: [email protected]
Песковацкова Евгения Владимировна — ассистент кафедры оториноларингологии с курсом глазных болезней ГБОУ ВПО «Алтайский государственный медицинский университет», г. Барнаул, рабочий телефон: 8 (3852) 689-827
Несмотря на достижения современной медицины и применение эффективных лекарственных средств, одной из частых патологий, приносящих тяжелые страдания человеку, остаются гнойно-воспалительные заболевания верхних дыхательных путей. Длительное применение антибиотиков, способность микроорганизмов к быстрому эволюционированию ведет к появлению резистентной микрофлоры и хронизации воспалительного процесса [4, 9]. В связи с этим является актуальным поиск новых методов борьбы с возбудителями таких заболеваний. Одним из путей решения данной проблемы может стать объединение двух или нескольких эффективных методов лечения, когда их совместное использование существенно превосходит эффект каждого отдельного компонента. Примером может служить сочетанное воздействие низкочастотного ультразвука и озон/NO-газовой смеси на ряд патогенных микроорганизмов, которые, как правило, встречаются у больных с ЛОР-патологией.
Низкочастотный ультразвук (НчУЗ) применяют в медицине уже несколько десятков лет. Рядом авторов показан его бактерицидный эффект как in vivo, так и in vitro [1, 3]. Для организма человека НчУЗ практически безвреден [11]. Озон является одним из самых сильных окислителей, который оказывает бактерицидное, фунгицидное, иммуномодулирующее, противогипоксическое, дезинтоксикационное действия. Озон обладает способностью убивать все виды грамположительных и грамотрицательных бактерий, вирусов, споры и вегетативные формы всех известных патогенных грибов, хорошо переносится пациентами и имеет весьма узкий спектр побочных эффектов [7, 10]. Бактерицидным действием обладает и оксид азота (NO). Он может непосредственно взаимодействовать с железосерными белками ЦПЭ, тем самым ингибировать дыхание и синтез АТФ в бактериях [8]. При сочетанном применении озона и НчУЗ развивается синергизм бактерицидного эффекта [2, 5, 6].
С учетом вышесказанного нами был поставлен эксперимент с целью доказательства высокого бактерицидного эффекта НчУЗ в сочетании с озон/NO-газовой смесью на патогенную микрофлору и чувствительность микроорганизмов к антибиотикам.
Материалы и методы. При этом использовали следующее оборудование: аппарат низкочастотный ультразвуковой хирургический «Кавитон» (НПП «Метромед», г. Омск), аппарат физиотерапевтический для газовой озонотерапии «Озотрон» (НПП «Метромед», г. Омск), газоанализатор озонометр «Медозон-254/5» (НПП «Медозон», г. Москва). Используемые материалы: среда для определения чувствительности к антибиотикам Мюллера-Хинтона (фирма «Becton Dickinson and Company», США), диски с антибиотиками
(фирма «Becton Dickinson and Company», США), дозаторы. Культуры микроорганизмов E. Coli, Р. Aeruginosa, Staph. Aureus MRSA, Staph. Aureus MSSA, C. Albicans.
Результаты и обсуждение. Первым этапом у пациентов, страдающих патологией верхних дыхательных путей, были выделены чистые культуры микроорганизмов E. Coli, Р. Aeruginosa, Staph. Aureus, C. Albicans. Суспензию каждого микроорганизма готовили согласно стандарту мутности 10 ед., что соответствовало 109 микробных клеток на мл. Вторым этапом полученные суспензии микроорганизмов в объеме 15 мл подвергали обработке только НчУЗ (в пробирку погружали волновод с амплитудой колебаний 60-80 мкм и частотой 26 кГц, воздействие проводили в течение 10, 20, 30 и 60 сек). Третьим этапом суспензии в объеме 15 мл подвергали обработке только озонЖО-содержащей газовой смесью с концентрацией озона 3,5-4 мг/л при такой же временной экспозиции. Четвертым этапом на суспензии микроорганизмов в объеме 15 мл воздействовали НчУЗ в сочетании с озонЖО-содержащей газовой смесью с теми же физическими, физико-химическими и временными параметрами. Для подсчета выросших колоний, определения культуральных свойств и способности к гемолизу был подготовлены ряд серийных разведений, высев которых производили из пробирок с концентрацией микроорганизмов 105 и 103 м.к./мл по 0,1 мл на 5 % кровяной агар в чашки Петри с последующим термостатированием при 37 °С в течение 24-48 часов.
Полученные результаты свидетельствовали: при воздействии только НчУЗ на E. colli развился частичный бактерицидный эффект, проявившийся в уменьшении числа выросших колоний в 100 раз, с увеличением времени воздействия результат не менялся, рост колоний сохранялся типичным. При воздействии на Р. aeruginosa развился частичный бактерицидный эффект с уменьшением числа колоний в 100 раз при 10 сек, который усиливался при повышении времени воздействия, рост сохранялся типичным.
Действие НчУЗ на Staph. Aureus выразилось в меньшей степени, снижение роста колоний было в 20 раз, при увеличении времени экспозиции результат не менялся, рост колоний сохранялся типичным. При обработке взвеси C. albicans получено снижение роста колоний в 100 раз при 10 сек, далее при 20 сек эффект усилился со снижением роста в 200 раз и в последующем уже не зависел от времени воздействия, морфологических изменений не произошло, рост сохранился типичным. При воздействии только озонЖО-содержащей газовой смеси получены более выраженные изменения. Уменьшение роста колоний E. Colli в 100 раз наблюдали при 10 сек, при увеличении времени воздействия соответственно увеличился и бактерицидный эффект до 1000 раз при 60 сек, появились колонии с атипичным ростом, произошла утрата гемолитических свойств. Подобную картину наблюдали при воздействии и на Р. Aeruginosa. При этом развился частичный бактерицидный эффект, выразившийся в уменьшении числа колоний в 25 раз при воздействии в течение 10 сек и усилившийся 1000 раз при 60 сек. Развился атипичный рост колоний, произошла утрата гемолитических свойств. При воздействии на Staph. Aureus развился полный бактерицидный эффект (роста нет) при 60 сек воздействия. Для C. albicans получен частичный фунгицидный эффект, вызывающий снижение числа колоний в 300 раз при 10 и 20 сек, при дальнейшем воздействии роста колоний не было. Самым эффективным было применение НчУЗ и озонЖО-газовой смеси, результаты свидетельствовали о развитии синергизма в отношении подавления роста и жизнедеятельности патогенных микроорганизмов. Так воздействие на E. colli вызвало уменьшение роста колоний в 1000 раз при 10 сек, далее достигается полный бактерицидный эффект (роста нет). При воздействии на Р. Aeruginosa были получены результаты, которые совпадали с результатами применения отдельно озонЖО-газовой смеси. Частичный бактерицидный эффект с уменьшением числа колоний в 30 раз
развился при 10 сек, усилился при повышении времени воздействия до 60 сек — в 100 раз, развился атипичный рост колоний, произошла утрата гемолитических свойств. При воздействии на Staph. Aureus и C. albicans получен более быстрый бактерицидный и фунгицидный эффекты, при котором роста колоний не наблюдали.
Следующим этапом была проведена серия опытов оценки воздействия НчУЗ, озонЖО-воздушной смеси, а также их совместного применения на чувствительность к антибиотикам культур микроорганизмов E. coli, Р. аeruginosa, Staph. aureus MRSA, Staph. aureus MSSA в сравнении с контрольной группой. Для проведения микробиологических исследований по установленной методике готовили суспензию каждого микроорганизма согласно стандарту мутности 10 ед., что соответствует 109 микробных клеток на мл. В первой серии опытов суспензии в объеме 15 мл подвергали обработке НчУЗ погружением в пробирку волновода с амплитудой колебаний 60-80 мкм и частотой 26 кГц в течение 30 и 60 сек. Во второй серии опытов суспензии в объеме 15 мл подвергали обработке озонЖО-содержащей газовой смесью с концентрацией озона 3,5-4 мг/л в течение 30 и 60 сек. В третьей серии опытов суспензии в объеме 15 мл подвергали обработке озонЖО-содержащей газовой смесью с концентрацией озона 3,5-4 мг/л в сочетании с обработкой НчУЗ погружением в пробирку волновода с амплитудой колебаний 60-80 мкм и частотой 26 кГц в течение 30 и 60 сек. Для определения чувствительности микроорганизмов к антибиотикам производили посев из пробирок обработанных культур из каждой серии опытов на среду Мюллера-Хинтона в чашки Петри с последующим термостатированием при 37 °С в течение 24 часов. Параллельно был произведен контрольный посев вышеназванных микроорганизмов на среду Мюллера-Хинтона при аналогичных условиях (табл. 1-3).
Таблица 1
Влияние НчУЗ, озон/NO-газовой смеси и их сочетания на чувствительность к антибиотикам Staph. aureus MRSA (38591)(I) и Staph. aureus MSSA (25923)(II)
Антибиотик (мм) Лево-миц-цетин Окса-цил-лин (18-24)* Рифам-пицин (26-34)* Ван-коми-цин (17-21)* Фузи-дин Лине-золид (25-35)* Лин-коми-цин (17-21)* Клин-дами-цин (24-30)* Эритромицин (22-30)* Пенициллин (26-37)* Гента-мицин (19-27)*
Staph. aureus I II I II I II I II I II I II I II I II I II I II I II
30" Озон R 23 R 21 33 30 23 20 30 28 33 25 R 26 R 26 R 25 R 32 27 28
НчУЗ R 20 R 19 26 26 18 16 25 23 24 24 R 21 R 20 R 22 R 26 22 21
Озон +НчУЗ 14 28 24 28 R 30 — 38 — 30
60« Озон — 30 — 26 — 36 — 21 — 36 — 26 — 31 — 35 — 32 — 38 — 30
НчУЗ — 19 — 16 — 28 — 18 — 24 — 23 — 22 — 25 — 23 — 30 — 21
Озон +НчУЗ
Контроль R 16 R 16 30 24 19 17 22 21 24 24 R 21 R 22 R 23 R 22 22 19
Примечание: нет роста — ;* — допустимые диапазоны значений диаметра зон подавления роста (мм) контрольных штаммов микроорганизмов с обычными питательными потребностями. МУК 4.2.1890-04
Таблица 2
Влияние НчУЗ, озон/NO-газовой смеси и их сочетания на чувствительность к антибиотикам резистентного штамма Р. aeruginosa
Антибиотик (мм) Цефо-таксим (15-23)* Цефта-зидим (15-18)* Цефи- пим (15-18)* Цеф-триак- сон (14-21)* Амика- цин (15-17)* Меро-пенем (14-16)* Ципро-флокса- цин (16-21)* Поли-мик-син Имипе- нем (14-16)*
Р. aeruginosa
Озон R 26 30 R 21 30 32 17 23
30 НчУЗ R 22 25 R 24 28 29 15 23
t, Озон + НчУЗ 20 30 30 R 23 32 32 18 25
сек Озон R 30 32 R 26 32 34 20 24
60 НчУЗ R 27 28 R 24 24 30 16 21
Озон + НчУЗ 28 35 38 24 35 35 36 23 27
Контроль R 26 27 R 24 26 32 15 24
Таблица 3
Влияние НчУЗ, озон/NO-газовой смеси и их сочетания на чувствительность
к антибиотикам E. coli
Антибиотик (мм) Цефо-таксим (29-35)* Цеф-тази-дим (25-32)* Цефи- пим (31-37)* Цеф-триак- сон (29-35)* Амо-кси-цил- лин (18-24)* Ами-кацин (19-26)* Меро-пенем (28-34)* Ципро-флок-сацин (30-40)* Поли-мик-син Ими-пенем (26-32)*
t, сек 30 E. coli
Озон 30 29 30 30 22 24 32 36 16 30
НчУЗ 32 28 33 32 24 25 32 36 16 28
Озон + НчУЗ 46 40 44 44 32 30 44 38 24 40
60 Озон 38 38 42 38 34 28 38 38 20 36
НчУЗ 32 30 34 32 24 26 32 38 15 27
Озон + НчУЗ 48 44 48 46 32 30 44 38 18 40
Контроль 28 27 31 30 22 25 27 34 15 25
На основании увеличения зоны подавления роста у исследуемых нами микроорганизмов в сравнении с контролем и с допустимыми диапазонами значений по МУК 4.2.1890-04 можно сделать заключение, что в данных случаях присутствует в различной степени выраженный бактерицидный эффект, связанный с уменьшением числа микробных тел, в результате воздействия НчУЗ, озонЖО-воздушной смеси, а также совместного их применения. Максимальный бактерицидный эффект был достигнут при совместном применении используемых факторов. Этим было подтверждено развитие синергизма от совместного применения НчУЗ и озонЖО-воздушной смеси. При увеличении времени воздействия регистрировали полный бактерицидный эффект. У резистентного к антибактериальным препаратам Staph. aureus MRSA (38591) и панрезистентной Р. aeruginosa нами отмечено появление зоны подавления роста, соответствующей допустимым диапазонам значений диаметра зон подавления роста по МУК 4.2.1890-04, после совместного применения НчУЗ и озонЖО-воздушной смеси.
Выводы
1. Наибольшим бактерицидным эффектом обладает совместное использование НчУЗ и озонЖО-воздушной смеси.
2. Увеличение времени воздействия позволяет добиться полного бактерицидного эффекта, включая микроорганизмы, устойчивые к антибактериальным препаратам.
3. Чувствительность резистентных штаммов, включенных в исследование, микроорганизмов к антибиотикам восстанавливается после совместного применения №УЗ и озонЖО-воздушной смеси.
Список литературы
1. Бегунова Т. И. Микрофлора миндалин и иммуноаллергические показатели при лечении ультразвуком больных хроническим тонзиллитом / Т. И. Бегунова // Журн. ушных, носовых и горловых болезней. — 1970. — № 1. — С. 82-85.
2. Пайманова О. H. Озоно-ультразвуковой метод в комплексе лечения больных острым гнойным верхнечелюстным синуситом : автореф. дис. ... канд. мед. наук / О. H. Пайманова. — Омск, 2004. — 23 с.
3. Пальчун В. Т. Ультразвук и другие виды энергии в хирургии / В. Т. Пальчун, Ю. Б. Голубенко, H. С. Дмитриев. — М. : Медицина, 1974. — 170 с.
4. Пальчун В. Т. Лечебно-диагностические подходы к проблеме хронического тонзиллита / В. Т Пальчун, Т. С. Полякова, О. H Романова // Вестн. оториноларингологии. — 2001. — № 1. — С. 4-7.
5. Педдер В. В. Эффективность применения низкочастотного ультразвука
и озонсодержащих газовых компонентов по отношению к патогенной микрофлоре / В. В. Педдер, П. И. Ивасенко // Сб. тр. : Биомедицинская технология и приборостроение. — Омск, 1999. — С. 21-28.
B. Першин А. В. Комплексное лечение больных с одонтогенными флегмонами челюстно-лицевой области с использованием озоно-ультразвуковых технологий : автореф. дис. ... канд. мед. наук / А. В. Першин. — Омск, 2000. — 23 с.
7. Приймак А. А. Возможность применения озона для санации тебуркулезных каверн легких / А. А. Приймак, А. Г. Киргинцев // 1-я Всероссийская конф. по озону «Озон в биологии и медицине» : тез. докл. — H. Швгород, 1992. — С. 33-34.
8. Северина Е. С. Биохимия : учебник для вузов / Е. С. Северина. — М. : «ГЭОТАР-МЕДИА», 2003. — 779 с.
9. Хаитов Р. М. Иммунология / Р. М. Хаитов, Г. А. Игнатьев, И. Г. Сидорович. — М. : Медицина, 2002. — 53B с.
10. Carpendale M. T. Is there a role for medical ozone in the treatment of HIV and associated infections? / M. T. Carpendale, J. Griffits // Ozone in Medicine. Proceedings of the 11-th Ozone World Congress. San Francisco. — 1993. — N 1. — P. 32-37.
11. Friedman E. M. Role of ultra-sound in the assessment of vocal cord function in infants and children / E. M. Friedman // Ann. Otol. Rhinol. Laringol. — 1997. — Vol. 10B. — N 3. — Р. 199-209.
STUDYING OF INFLUENCE OF LOW-FREQUENCY ULTRASOUND, OZONE/NO-AIR ADMIXTURE AND THEIR COMBINATION ON LEADING PATHOLOGICAL AGENTS OF ORL-ORGANS
V. V. PedderL. E. V. Khrustaleva2, A. P. Batyaykin2, T. I. Chantseva2, N. M. Shishkina2,
E. V. Peskovatskov2
Research and production enterprise «Metromed» (Omsk c.) 2SBEIHPE «Altai State Medical University of Ministry of Health» (Barnaul c.)
Purpose: assessment of application of low-frequency ultrasound in combination with ozone / NO-gas admixture on pure cultures of microorganisms of E. Coli, R. of Aeruginosa, Staph. Aureus, C. Albicans. Suspensions of microorganisms were subjected to processing by above-mentioned factors, calculation of the grown colonies, determination of cultural properties and ability to hemolysis were carried out, their sensitivity to antibiotics in comparison with control group was estimated. Conclusions: 1) the combination of low-frequency ultrasound and ozone / NO-air admixture possesses the greatest bactericidal effect; 2) the augmentation of time of influence strengthens bactericidal effect, including the microorganisms that are steady against antibacterial preparations; 3) sensitivity of refractory strains to antibiotics is restored after joint application of low-frequency ultrasound and ozone / NO-air admixture.
Keywords: E. Coli, R. of Aeruginosa, Staph. Aureus, C. Albicans, low-frequency ultrasound, ozone / NO-air admixtures, bactericidal effect.
About authors:
Pedder Valery Viktorovich — candidate of technical sciences, academician of RAMTS, Research and production enterprise «Metromed», office phone: 8 (3812) 433-588, e-mail: [email protected]
Khrustaleva Elena Viktorovna — doctor of medical sciences, head of otorhinolaryngology chair with course of eye illnesses at SBEI HPE «Altai State Medical University of Ministry of Health», office phone: 8 (3852) 689-827, e-mail: [email protected]
Batyaykin Alexander Pavlovich — assistant of otorhinolaryngology chair with course of eye illnesses at SBEI HPE «Altai State Medical University of Ministry of Health», office phone: 8 (3852) 689-827
Chantseva Tatyana Ivanovna — assistant of otorhinolaryngology chair with course of eye illnesses at SBEI HPE «Altai State Medical University of Ministry of Health», office phone: 8 (3852) 689-827
Shishkina Natalya Mikhailovna — post-graduate student of otorhinolaryngology chair with course of eye illnesses at SBEI HPE «Altai State Medical University of Ministry of Health», office phone: 8 (3852) 689-827, e-mail: [email protected]
Peskovatskova Evgenia Vladimirovna — assistant of otorhinolaryngology chair with course of eye illnesses at SBEI HPE «Altai State Medical University of Ministry of Health», office phone: 8 (3852) 689-827
List of the Literature:
1. Begunova T. I. Microflora of tonsils and immunoallergic indicators at treatment
by ultrasound of patients with adenoid disease / T. I. Begunova // Journ. of aural, nasal and throat illnesses. — 1970. — № 1. — P. 82-85.
2. Paymanova O. N. Ozon ultrasound method in complex of treatment of patients with acute purulent maxillary sinusitis: autoref. dis. ... cand. of medical sciences / O. N. Paymanova.
— Omsk, 2004. — 23 P.
3. Palchun V. T. Ultrasound and other types of energy in surgery / V. T. Palchun, Y. B. Golubenko, N. S. Dmitriyev. — M.: Medicine, 1974. — 170 P.
4. Palchun V. T. Medical and diagnostic approaches to problem of adenoid disease / V. T Palchun, T. S. Polyakova, O. N. Romanova // Bull. of otorhinolaryngologies. — 2001.
— № 1. — P. 4-7.
5. Pedder V. V. Effectiveness of application of low-frequency ultrasound and ozone-containing gas components with regard to pathogenic microflora / V. V. Pedder, P. I. Ivasenko // Col. of works. : Biomedical technology and instrument making. — Omsk, 1999. — P. 21-28.
6. Pershin A. V. Complex treatment of patients with dontogenous phlegmons of maxillofacial area with usage of ozonultrasonic technologies: autoref. dis. ... cand. of medical sciences / A. V. Pershin. — Omsk, 2000. — 23 P.
7. Priymak A. A. Opportunities of ozone usage for sanation of tuberculous caverns of lungs / A. A. Priymak, A. G. Kirgintsev // 1st All-Russian conf. on ozone «Ozone in Biology and Medicine»: thes. of rep. — N. Novgorod, 1992. — P. 33-34.
8. Severina J. S. Biochemistry: textbook for higher education institutions / E. S. Severina.
— M.: «GEOTAR-MEDIA», 2003. — 779 P.
9. Khaitov R. M. Immunology / R. M. Haitov, G. A. Ignatyev, I. G. Sidorovich. — M.: Medicine, 2002. — 536 P.
10. Carpendale M. T. Is there a role for medical ozone in the treatment of HIV and associated infections? / M. T. Carpendale, J. Griffits // Ozone in Medicine. Proceedings of the 11-th Ozone World Congress. San Francisco. — 1993. — N 1. — P. 32-37.
11. Friedman E. M. Role of ultra-sound in the assessment of vocal cord function in infants and children / E. M. Friedman // Ann. Otol. Rhinol. Laringol. — 1997. — Vol. 106. — N 3. — P. 199-209.
