CC BY
57
Оригинальные исследования
Original Researches
МЕДИЦИНА
НЕОТЛОЖНЫХ состояний
УДК 615.33:615.28].004.14:616-093 DOI: 10.22141/2224-0586.8.87.2017.121324
Ковальчук В.П., Кондратюк В.М., Фомiна Н.С., Коваленко 1.М. Внницький нац1ональний медичний ун1верситет 1м. М.1. Пирогова, м. В1нниця, Укра'на
Мкробюлопчне обгрунтування дощльносп комбшованого застосування антибiотикiв i Декасану
Резюме. У сmаmmi наведено результати експериментального долдження взаемного потенц— ювання протимжробног активностi антисептика декаметоксин i антибюти^в при поеднаному застосувант. Встановлено посилення протимжробног ефективностi антиботи^в цефалоспори-ново1, карбапенемово1, амшоглжозидно1, фторхтолоновог, полiмiксиновоi груп у присутностi дека-метоксину щодо неферментуючих грамнегативних бактерш та шших мiкроорганiзмiв. Показано можливсть досягнення бактерицидного ефекту щодо плiвкових форм бактерш при поеднаному впливi антиботи^в i антисептик.
Ключовi слова: антиботикорезистенттсть; плiвкоутворення в бактерш; протимжробна д1я
Вступ
Проблема антибютикорезистентносп мжро-opraHi3MiB до антибютиюв стала настшьки важли-вою, що восени 2016 р. окремим питанням вино-силась на розгляд Генерально! Асамбле! ООН на рiвнi голiв держав-учасниць. Антибютики, з яки-ми ще недавно пов'язували сподiвання на повну перемогу над iнфекцiями, швидко втрачають свою ефектившсть через поширення полiрезистентних бактерш. Стшюсть збудникiв гнiйно-запальних захворювань до сучасних протимжробних засобiв потребуе значно бшьших витрат медичних ресур-ав, важким економiчним тягарем лягае на роди-ни хворих та сустльство й обумовлюе зростання смертностi.
У лютому 2017 р. Всесвггня оргашзац1я охорони здоров'я вперше опублiкувала список стшких до дй антибiотикiв «прюритетних патогешв», що ста-новлять найбшьшу загрозу для здоров'я людини, до якого включено 12 ввддв бактерш. 1з !х числа до групи з критично високим рiвнем прюритетнос-тi вiднесено Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa та Enterobacteriaceae, стшю до карбапе-немiв. До II категорп прiоритетностi вiднесено ме-тицилiн-резистентнi стафшококи та ентерококи. Цi мiкроорганiзми найчастше викликають тяжкi рановi iнфекцГi, смертельш вентилятор-асоцiйованi пневмони, катетер-асоцiйованi септичнi стани. При
цьому майже всi штами цих видiв бактерiй, що ви-дГляють у клiнiках, характеризуються стшкгстю до цефалоспоринiв третього та четвертого поколгння i антибiотикiв-карбапенемiв, здатнiстю формувати новi механiзми резистентностi [1].
Низка додаткових питань щодо ефективностг антибютикотерапп пов'язана зi здатнiстю мгкро-органiзмiв iснувати на колонiзованих поверхнях у виглядi бiоплiвок. По-перше, бактерiальнi клГти-ни, вкарбованi в полiмерний плiвковий матрикс, мають потужний захист вгд зовнiшнiх впливiв, у тому числг й вiд впливу антибiотикiв. По-друге, об-меження поживних речовин i простору в бiоплiвцi обумовлюе формування в 11 складi субпопуляцГ1 ме-таболiчно неактивних клiтин-персистерiв. Вгдсут-нгсть в останнiх будь-яких процесiв бгосинтезу ро-бить 1х невразливими до антибготикгв iз будь-яким механiзмом дГ1. Стiйкiсть до протимiкробних засо-бiв у бюплгвково'1 форми бактерiй у десятки, а iнодi й у сотнг разiв перевищуе таку планктонних форм. Концентрацп антибiотикiв, здатнi знищити бакте-рГ1 в бiоплiвках, часто значно вищг, нiж тi, що ство-рюються в тканинах органгзму при введеннг максимально допустимих доз препарату. Усвгдомлення факту гснування бактергй у виглядг бгоплгвок у бго-топах макрооргангзму надае додаткове пояснення невдачам антибактергально1 терапГ1, пщбрано'1 за результатами визначення чутливостг планктонних
© «Медицина невщкладних стаыв», 2017 © «Emergency Medicine», 2017
© Видавець Заславський О.Ю., 2017 © Publisher Zaslavsky O.Yu., 2017
Для кореспонденцп: Ковальчук В.П., Вшницький нацюнальний медичний унiверситет iM. М.1. Пирогова, вул. Пирогова, 56, м. Вшниця, 21018, УкраТна; e-mail: [email protected]
For correspondence: V. Kovalchuk, M.I. Pirogov Vinnytsia National Medical University, Pirogov st., 56, Vinnytsia, 21018, Ukraine; e-mail: [email protected]
№ 8 (87), 2017
www.mif-ua.com,http://emergency.zaslavskycom.ua
39
форм бактерiй до протимiкробних 3aco6iB. Дореч-но зауважити, що мжрооргашзми, якi увiйшли до списку ВООЗ бактерш I категорп прiоритетностi, характеризуются високим рiвнем плiвкоутворю-ючо! активност [2].
Створення списку проблемних мiкроорганiзмiв ВООЗ мае на метi стимулювати розвиток науково-дослiдницьких робiт 3i створення нових високо-ефективних антибютиюв. Однак подiбнi дослщжен-ня не лише дуже вартiснi, але й довготриваль Тому не менш важливими за практичною значимiстю мо-жуть бути результати пошуку ефективних способiв корекцп патологiчних процесiв, обумовлених по-лiрезистентними бактерiями, з використанням уже юнуючого арсеналу протимiкробних засобiв.
Мжрооргашзми, вiднесенi ВООЗ за прюритет-шстю до I категорп, характеризуються вщносно високим ступенем стiйкостi й до антисептичних пре-паратiв. Однак, як правило, ця властивiсть не мае критичного характеру, антисептики в робочих кон-центрацiях чинять нищiвний вплив на полiрезис-тентнi до антибютиюв штами бактерiй. Крiм того, вщома здатнiсть антисептичних препаратiв iз числа четвертинних амонiевих сполук пщвищувати чутли-вiсть мiкроорганiзмiв до антибютиюв [3]. Правомiр-но припустити, що антисептики ще! групи можуть позитивно вплинути на ефективнють антибiотикiв у випадку комбiнованого застосування. Результати перевiрки ефективностi комбiнованого впливу ан-тисептиюв iз числа четвертинних амонiевих сполук i антибiотикiв на полiрезистентнi до антибютиюв штами мiкроорганiзмiв становлять значний прак-тичний iнтерес.
Метою дослщження стало вивчення потенцго-ючо! дл суббактерiостатичних концентрацiй дека-метоксину на ефективнiсть бактерицидного впливу антибiотикiв та визначення ефективностi поедна-ного впливу декаметоксину й сучасних антибiотикiв у концентрацiях, що створюються при клшчному застосуваннi, на полiрезистентнi мiкроорганiзми бiоплiвковоl форми iснування.
Матерiали та методи
У дослщженнях використанi клiнiчнi штами бактерш, видшеш з матерiалу вщ тяжкохворих, якi пе-ребували на стащонарному лiкуваннi у вщщленнях штенсивно! терапп лiкувальних закладiв м. Вшнищ. Визначали протимiкробний вплив на дослщжуваш штами серiйних зразкiв антибютиюв вiтчизняного виробництва: меропенему, амiкацину (ПАТ «Ки-!вмедпрепарат»), цефтрiаксону (ФФ «Дарниця»), цефепiму (ПАТ НВЦ «Борщагiвський ХФЗ»). Вза-емне потенцiювання антимжробно! активност ви-вчали з використанням сершних зразкiв препарату Декасан (ТОВ «Юр1я-Фарм»), основною дiючою речовиною якого е четвертинна амошева сполука декаметоксин.
Антимiкробну актившсть антисептичних пре-паратiв визначали за допомогою методу послщов-них сершних розведень у рщкому живильному се-редовищi [4].
Дослiдження потенщюючоï дИ Декасану на ак-тивнiсть антибютиюв проводили методом посль довних розведень антибютика в рiдкому живильному середовищ^ у кожну пробiрку з яким додавали розведений iзотонiчним розчином хлориду натрго до досягнення суббактерюстатичноï концентраций Декасан.
Ефективнiсть впливу антибютиюв/антисептиюв на бiоплiвковi форми бактерiй вивчали з використанням полiмерних тест-об'екпв. Тест-об'екти, на яких попередньо формували бiоплiвку одного з до-слщжуваних штамiв мiкроорганiзмiв, занурювали в живильне середовище з антибактерiальним препаратом. Тривалють експозицИ перебування тест-об'ектш у розчинi антибактерiального препарату становила 24, 48 годин при 37 °С. Пiсля завершення експозицИ до тест-об'екти вщмивали стерильним iзотонiчним розчином хлориду натрiю вщ залишкiв протимжробного засобу й переносили у пробiрки зi звичайним м'ясопептонним бульйоном (МПБ). Пробiрки з тест-об'ектами iнкубували при 37 °С протягом 24 годин. Про повну ерадикацго житте-здатних мiкроорганiзмiв iз бiоплiвки на тест-об'екп робили висновок за вiдсутнiстю росту в МПБ через 48 годин.
Дослвдження взаемного потенщювання дiï ан-тибiотикiв та антисептикiв на сформован бiоплiв-ки визначали в пробiрках з Декасаном, до якого додавали дослщжуваний антибiотик у максималь-roï концентрацп, що створюеться в сироватщ кровi при введеннi терапевтичних доз. У кожну пробiрку вносили тест-об'екти зi сформованою бiоплiвкою й проводили дослщження наведеним вище способом.
Значення максимальноï концентраций антибюти-кiв, що створюеться в сироватщ кровi при введеннi терапевтичних доз антибютиюв (Cmax), отриманi з лггературних джерел [5].
Статистичну обробку результатiв дослiджень проводили за допомогою пакета програм Statists 10.0 та Microsoft Office Excel. Вiдсотковi сшвввд-ношення знищених штамiв та тих, що вижили, у бiоплiвковiй формi при iзольованому застосуван-нi антибютиюв та при ЗСх комбiнуваннi з декаме-токсином порiвнювали за допомогою критерш х-квадрат.
Результати та обговорення
У дослщженш впливу декаметоксину на чутли-вiсть мiкроорганiзмiв до антибютиюв було викорис-тано клiнiчнi штами бактерш, яю за результатами визначення чутливост диско-дифузiйним методом були вщнесеш до категорий стiйких. Становило ш-терес, чи змiниться рiвень чутливост таких варiан-тiв бактерiй до антибютика в присутност декаметоксину в концентрацщ що iзольовано не впливае на розмноження бактерiй.
У табл. 1 узагальнено показники мшмальних бактерицидних концентрацiй (МБцК) цефтрiак-сону й аналопчш показники того ж препарату в присутност суббактерiостатичноï концентраций
декаметоксину для MiKpoopraHi3MiB pi3Hrn видiв, включених у згаданий вище список ВООЗ.
Анал1з наведених у табл. 1 даних дозволяе зро-бити висновок, що дослiдженi клiнiчнi штами мь кроорганiзмiв дiйсно характеризувались високим рiвнем стiйкостi до цефалоспоринiв III поколшня. Адже МБцК цефтрiаксону для переважно! кiлькостi видiв вимiрювалась тисячами мiкрограмiв у мшш-трi, тодi як у сироватц кровi концентрацiя препарату на тку тсля введення середньотерапевтично! дози близька до 80 мкг/мл. Навиъ у вщносно чутли-вих клебсiел середнiй показник МБцК був вищим (> 90 мкг/мл), шж концентрацiя в сироватцi в про-цесi лiкування.
Наявнiсть у середовищi суббактерюстатично! концентраций декаметоксину суттево посилювала дiю антибiотика. МБцК цефтрiаксону для акше-тобактерiй в цих умовах статистично вiрогiдно зменшувалась у 6,1 раза, для псевдомонад — у 7,4 раза. Найпотужшше декаметоксин тдвищу-вав чутливють до цефтрiаксону в грампозитивних бактерш Так, у присутност декаметоксину для знищення клiнiчних штамiв стафiлококiв необ-хiдна була у 13,3 раза менша концентрацiя цеф-трiаксону, н1ж у звичайних умовах, а для ентеро-кокiв — у 20,1 раза.
Аналопчний ефект спостертали в процесi досль дження чутливостi мiкроорганiзмiв до iнших анти-бiотикiв бета-лактамного ряду. В акшетобактерш у присутностi декаметоксину МБцК цефалоспорину IV поколiння цефепiму статистично вiрогiдно зменшувалась у 4—16 разiв, той же показник меропене-му зменшувався у 8—16 разiв. МБцК цефетму для клебсiел знижувалась у 4 рази.
Зменшення показника МБцК антибютиюв у присутностi суббактерюстатично! концентраций декаметоксину для планктонних форм мжроорга-нiзмiв, безумовно, свiдчить про наявшсть в декаметоксину й бета-лактамних антибютиюв ефекту взаемного потенцiювання протимжробно! актив-ностi. Становить значний штерес питання: чи до-статньо потужност цього ефекту для знищення високозахищених мiкробних клiтин у складi бю-плiвок? Тим бiльше що саме в плiвковiй формi мь крооргашзми iснують на рановiй поверхнi. Нами проведено дослщження ефективностi бактерицидно! дл декаметоксину й меропенему та 1х комбша-
Таблиця 1. Характеристика змн чутливост м'крооргашзм'ш до цефтр'аксону
в присутност декаметоксину
Вид MiKpoopraHi3MiB Ктьмсть штамiв Мiнiмальна бактерицидна концентращя цефтрiаксону (мкг/мл) Кратнiсть зменшення МБцК у присутност антисептика
У звичайних умовах У присутностi декаметоксину
Ä.baumannii 12 5690,0 ± 288,4 937,5 ± 39,4 6,1
P.aeruginosa 8 1375,3 ± 127,4 187,4 ± 21,3 7,4
K.pneumoniae 4 93,8 ± 21,6 23,8 ± 6,2 3,9
Staphylococcus spp. 8 1255,6 ± 185,5 94,4 ± 24,1 13,3
S.faecalis 6 1562,3 ± 222,2 75,4 20,1
100 -908070605040302010-
ш
100 100 100 100
24 год 48 год А.baumannii
24 год 48 год P.aeruginosa
У розчин меропенему 100 мкг/мл У розчин Декасану в присутност меропенему 100 мкг/мл
Рисунок 1. Показники виживання пл'вкових форм м'1крооргатзм1в у розчинах протимкробних препаратв (%)
цп на плiвковi форми акшетобактерш та паличок синьо-зеленого гною. При цьому встановлено, що в процес перебування тест-об'екпв, вкритих бiоплiвками цих ввддв мiкроорганiзмiв, у Декасаш, який мютить 200 мкг/мл декаметоксину, протягом 48 годин повного знищення життездатних бакте-рiальних клiтин не досягаеться. Меропенем було взято в дослщ, оскшьки ВООЗ, публiкуючи список прюритетних мiкроорганiзмiв, особливу увагу акцентувала на стшкосп бактери до антибiотикiв карбапенемового ряду. Дослщжували вплив анти-бютика в концентраци, що досягаеться в сироватш кровi на пiку тсля введення препарату в оргашзм людини (100 мкг/мл). Результати дослiдження !лю-струе рис. 1.
Зображення на дiаграмi свщчить, що акшетобак-тери й псевдомонади в плiвковiй формi виживають у дослщжуваному розчинi меропенему 24 год, збшь-шення експозицп впливу антибiотика до 48 год не
№ 8 (87), 2017
www.mif-ua.com,http://emergencyzaslavskycom.ua
41
впливае на рiвень виживання плiвкових форм бак-терiй. У Декасанi, у який додано меропенем у тш же концентрацп, через 24 год життездатш клiтини псевдомонад виявлено на 62,5 % використаних у до-слiдi тест-об'ектiв. При експозицГ! дГ! в 48 год живi клггини паличок синьо-зеленого гною залишились лише на половит тест-об'екпв. При добовш експо-зицГ! дГ1 комбiнованого розчину акшетобактерп ви-живали у 25 % випадюв, збiльшення експозицГ! дГ1 вдвГчГ дозволяло досягти повного знезаражування тест-об'ектiв Гз плГвковою формою цього виду мь кроорганiзмiв. Отже, очевидно, що декаметоксин i меропенем взаемно посилюють згубний вплив на полГрезистентш бактерГ! зГ списку прюритетних мь крооргашзмГв ВООЗ.
СхожГ результати одержано при дослщжен-ш впливу меропенему й Декасану на плГвковГ форми карбапенем-резистентних бактерш роду Enterobacter. Ефект посилення декаметоксином дГ! на плГвковГ форми мжрооргашзмГв спостерь гали щодо антибютиюв шших груп. Так, статис-тично вГропдно в присутностГ декаметоксину по-силювалась дГя на плГвковГ форми акшетобактерш амжацину, ципрофлоксацину та колютину. СлГд тдкреслити, що потенщюючий ефект був встанов-лений для клжчно досяжних концентрацш цих препаратГв.
Отже, результати експериментальних дослщжень свщчать про ютотне посилення бактерицидного ефекту щодо найбГльш витривалих до протимжроб-них препаратГв варГантш бактерш при поеднаному впливГ антибютиюв i антисептика декаметоксин. У процес проведення протимжробно! терапГ! рано-во! шфекцГ! локальне застосування Декасану може позитивно впливати на ефектившсть системного застосування антибютиюв.
Висновки
Антисептик i3 числа четвертинних амонieвих сполук декаметоксин i антибiотики бета-лактам-ного, амшоглжозидного, фторхiнолонового рядiв у процес поеднаного впливу на мiкробнi клггини вза-емно посилюють бактерицидну дго, що обфунтовуе доцшьшсть !х комбшованого застосування у схемах комплексного л^вання рановог шфекцп.
Конфлiкт штересш. Не заявлений.
Список лператури
1. Global priority list of antibiotic-resistant bacteria to guide research, discovery, and development of new antibiotics. The World Health Organization. — http://www.who.int/medicines/ publications/global-priority-list-antibiotic-resistant-bacteria/en/ (Publication date: 27February 2017).
2. Антибиотикорезистентность биопленочных бактерш /И.В. Чеботарь, А.Н. Маянский, Е.Д. Кончакова [и др.]// Клин. микробиол. антимикроб. химиотер. — 2012. — Т. 14, № 1. — С. 51-58.
3. Бузинна Ю.Б. Вплив четвертинних амошсвих сполук на процес елiмiнацii плазмiд антибiотикорезистентностi E.coli/Ю.Б. Бузинна, Б.1. Гушилик, А.В. Парусов//XIII зИзд товариства мiкробiологiв Украти iM. С.М. Виноградського, 1—6жовтня 2013р.: тези доп. — Ялта, 2013. — С. 225.
4. Визначення чутливостiмiкроорганiзмiв до антибакте-рiальнихпрепаратiв: Методичт вказ^ки. — К., 2007. — 57с.
5. Amsden G.W., Mandell G.L., Bennett I.E., Dolin R. Tables of antimicrobial agent pharmacology // Mandell, Douglas, and Bennett's principles and practice of infectious diseases / Ed. by Amsden G.W., Mandell G.L., Bennett I.E., Dolin R. — 7th ed. — Philadelphia, Ph: Elsevier, 2009. — Р. 705-764.
Отримано 06.10.2017 ■
Ковальчук В.П., Кондратюк В.Н., Фомина Н.С., Коваленко И.М.
Винницкий национальный медицинский университет им. Н.И. Пирогова, г. Винница, Украина
Микробиологическое обоснование целесообразности комбинированного применения антибиотиков и Декасана
Резюме. В статье представлены результаты экспериментального исследования взаимного потенцирования про-тивомикробной активности антисептика декаметоксин и антибиотиков при совместном использовании. Установлено усиление противомикробной эффективности антибиотиков цефалоспориновой, карбапенемовой, аминоглико-зидной, фторхинолоновой, полимиксиновой групп в при-
сутствии декаметоксина в отношении неферментирующих грамотрицательных бактерий и других микроорганизмов. Показана возможность достижения бактерицидного эффекта относительно пленочных форм бактерий при совместном воздействии антибиотиков и антисептиков. Ключевые слова: антибиотикорезистентность; пленко-образование у бактерий; противомикробное действие
V.P. Kovalchuk, V.M. Kondratiuk, N.S. Fomina, I.M. Kovalenko M.I. Pirogov Vinnytsia National Medical University, Vinnytsia, Ukraine
Microbiological substantiation of expediency of combined use of antibiotics and Decasan
Abstract. The article presents the results of experimental research of synergistic antimicrobial activity of the antiseptic decamethoxin and antibiotics. The antimicrobial action of cephalosporin, carbapenem, aminoglycoside, fluoroquinolone, polymyxin groups as for non-fermenting Gramnegative bacteria and other microorganisms was established
to be higher in the presence of decametoxin. The ability to achieve bactericidal effect on bacterial film forms in case of combined action of antibiotics and antiseptics was demonstrated.
Keywords: antibiotic resistance; bacterial film formation; antimicrobial action
