CC BY
67
УДК 616.97:579.861.2-092.7-085:537.63
ВЛИЯНИЕ ЛИКОПИДА НА ПРОЯВЛЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СТАФИЛОКОККОВ ПРИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ИНФЕКЦИИ НА ФОНЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ПОВЫШЕННОЙ НАПРЯЖЁННОСТИ
© Неман М.А., Калуцкий П.В., Калуцкий А.П.
Кафедра микробиологии, вирусологии, иммунологии Курского государственного медицинского университета, Курск
E-mail: [email protected]
Изучено влияния аномального магнитного поля, сопоставимого с геомагнитным полем региона КМА, на структуру популяций стафилококков по признакам вирулентности (гемолитическая, лецитиназная, ДНК-азная, фибринолити-ческая активность) и персистенции (антилизоцимная и антикомплементарная активность) при развитии экспериментальной инфекции и использовании иммуномодулятора ликопида. Установлено, что развитие инфекции в организме мышей при постоянном воздействии аномального магнитного поля сопровождалось отбором в составе популяций возбудителя высоковирулентных клонов, а также клеток, обладавших признаками персистенции (антилизоцимной и антикомплементарной активностью). Применение с целью иммунокоррекции иммуномодулятора ликопида приводит к снижению тяжести течения инфекционного процесса, элиминации из состава популяции вирулентных особей и повышению степени её гетерогенности по таким факторам персистенции, как антилизоцимная и антикомплементарная активность.
Ключевые слова: стафилококки, гетерогенность популяций, факторы вирулентности и персистенции, экспериментальная инфекция, аномальное магнитное поле, ликопид.
LICOPID INFLUENCE ON BIOLOGICAL MANIFESTATIONS OF STAPHYLOCOCCI IN AN EXPERIMENTAL INFECTION AGAINST THE BACKGROUND OF AN INCREASED MAGNETIC FIELD EXPOSURE
Neman M.A., Kalutsky P. V., Kalutsky A.P.
Department of Microbiology, Virology, Immunology of Kursk State Medical University, Kursk
The influences of the abnormal magnetic field comparable with the geomagnetic field of KMA region on the structure of staphylococci populations according to the signs of virulence (haemolytic, lecitinase, DNA-ase, fibrinolytic activities) and persistence (antilysozime and anticomplement activities) in developing an experimental infection and using immunomodulator licopid have been studied. It has been established that infection development in mice in the continuous exposure of an abnormal magnetic field was accompanied by the selection of high virulent clones, as well as cells possessing the signs of persistence (antilysozime and anticomplement activity). For the purpose of immunocorrection the immunomodulator licopid was applied that led to the decrease in severity of the infectious process, the elimination of virulent cells from the population and the increase in degree of its heterogeneity on some factors of persistence, like antilysozime and anticomplement activities.
Keywords: staphylococci, heterogeneity of populations, factors of virulence and persistence, an experimental infection, an abnormal magnetic field, licopid.
Всё живое находится под постоянным воздействием электромагнитных полей как искусственного, так и естественного происхождения [16, 19]. Естественное магнитное поле представляет собой постоянное магнитное поле Земли и магнитные вариации, возникающие при взаимодействии его с межпланетной средой [9, 10, 12]. Необходимо отметить, что на земной поверхности присутствуют значительные по своим размерам регионы, где уровень напряжённости геомагнитного поля выраженно отличается от его фоновых значений. Наиболее выраженной среди региональных аномалий является Курская магнитная аномалия (КМА), где уровень напряжённости поля в 4-5 раз превышает фоновые значения для других регионов.
Работами ряда исследователей установлено, что магнитные поля малой интенсивности, срав-
нимые с диапазоном микропульсаций геомагнитного поля, способны вызывать выраженные биологические эффекты [1, 5, 7, 8, 13, 15]. Микроорганизмы чувствительны к геомагнитному полю, очень тонко реагируют на любые изменения как магнитного поля в целом, так и его составляющих, что свидетельствует об их высокой и неодинаковой магниточувствительности [14, 20].
С позиции медицины большое значение имеют исследования о влиянии магнитных полей на изменчивость микроорганизмов по морфологии, культуральным свойствам, вирулентности, лекарственной устойчивости и другим биологическим признакам, определяющим характер течения инфекционного процесса и влияющим на диагностику и лечение инфекционного заболевания. Группой учёных под руководством профессора
В.В. Бельского были проведены серии исследова-
ний, выявивших значительные изменения сальмонелл и шигелл в условиях длительного воздействия геомагнитного поля региона КМА и в опытах с моделированием воздействия такого геомагнитного поля. В этих работах было показано, что биологические свойства этих микроорганизмов изменяются в зависимости от уровня напряжённости магнитного поля, что существенно для исхода инфекционного процесса, протекающего в условиях действия магнитного поля повышенной напряжённости [2]. В работах других авторов отмечались изменения биологических характеристик и других микроорганизмов под воздействием ослабленного геомагнитного поля [6, 14]. Имеющиеся в литературе данные свидетельствуют также о том, что магнитное поле может оказать влияние и на чувствительность микроорганизмов к антибиотикам и химиопрепаратам, от чего в значительной мере зависит эффективность лечения инфекционных заболеваний.
Всё это позволяет рассматривать геомагнитное поле как важный экологический фактор, воздействующий на микроорганизмы. Вместе с тем разноречивость полученных данных ещё раз подчеркивает необходимость глубокого и систематического изучения его влияния на биологические свойства микроорганизмов не только в естественных, но и в экспериментальных условиях, сопоставимых по параметрам с характеристиками геомагнитного поля аномальных характеристик. В опубликованных нами результатах исследований было показано, что при развитии инфекционного процесса у лабораторных животных, подвергнутых длительному воздействию магнитного поля повышенной напряжённости, в популяции стафилококков происходит отбор клеток, обладающих повышенной вирулентностью [11]. В значительной степени на характер изменений популяционной структуры возбудителей оказывает воздействие состояние иммунной системы организма. Поэтому целью нашего исследования явилось изучение изменений структуры популяций стафилококков при внутрибрюшинном заражении мышей, подвергнутых длительному воздействию магнитного поля повышенной напряжённости, в условиях применения ликопида.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Для моделирования воздействия аномального геомагнитного поля региона КМА использовалось установка, состоящая из высокостабилизи-рованного источника постоянного тока и колец Гельмгольца с радиусом 1,5 м. Внутри колец создавалось постоянное магнитное поле с индукцией 3х10-4 Тл, вектор которого находился в супер-
позиции с вертикальной составляющей вектора геомагнитного поля. Лабораторные животные (мыши CBAxC57BL6) помещались в магнитное поле за 2 недели до начала эксперимента с целью адаптации к условиям среды обитания. Поскольку при экспериментальной стафилококковой инфекции в почечной ткани животного наблюдаются стабильные и высокие показатели микробной об-семенённости, то именно этот орган был выбран в качестве объекта для выделения микроорганизмов. Экспериментальная стафилококковая инфекция создавалась путём внутрибрюшинного введения животным сублетальной взвеси суточной культуры Staphylococcus aureus в объёме
0,5 мл. С целью изучения влияния ликопида на биологические свойства стафилококков экспериментальным животным с первого дня заражения ежедневно внутрижелудочно через зонд 1 раз в день в первой половине дня вводили препарат в жидкой форме. Доза препарата рассчитывалась по стандартным схемам, описанным в рекомендациях, на единицу массы тела животного.
Вскрытие мышей производили спустя 1, 3, 7 и 14 суток после заражения после вывода из эксперимента путём дислокации шейных позвонков. После этого извлекали почку, которую взвешивали и гомогенизировали в асептических условиях с добавлением 1 мл изотонического раствора NaCl. Полученную суспензию и её разведения 1:10 и 1:100 в количестве 0,1 мл высевали на чашки Петри с молочно-солевым агаром для выделения популяций стафилококков и определения обсеме-нённости ткани почки. В дальнейшем у выросших культур S. аureus определяли структуру популяций (100-150 клонов) по выраженности биологических свойств, связанных с вирулентностью и персистентностью. Для этого изучали гемолитическую, ДНК-азную, фибринолитическую, леци-товителлазную, антилизоцимную и антикомпле-ментарную активности клонов популяции стафилококков. Определение гемолитической активности проводилось на чашках с МПА, содержащих 3% взвеси эритроцитов барана. ДНК-азная активность изучалась по методу А.М. Смирновой и со-авт. [17]. Изучение фибринолитической активности проводили по усовершенствованному методу Кристи [17], лецитовителлазной - по методике Г.Н. Чистовича [18]. Определение антилизоцим-ной и антикомплементарной активностей проводили по О.В. Бухарину [3].
В качестве контроля использовали данные, полученные на животных, пребывавших при аномальных значениях магнитного поля и не получавших ликопид.
Достоверность различий результатов определяли с помощью непараметрического критерия Манна-Уитни.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Экспериментальное изучение микробной об-семенённости ткани почки показало, что развитие инфекционного процесса в организме мышей в условиях воздействия аномального магнитного поля сопровождалось увеличением показателя к 7-м суткам с последующим снижением его значения к концу эксперимента.
Что касается биологических свойств, связанных с вирулентностью, то на протяжении всего эксперимента, начиная с 3-х суток, пропорция клеток, обладавших гемолитической активностью, в популяциях, выделенных от животных, находившихся в условиях магнитного поля повышенной напряжённости и не получавших ликопид, снижалась к концу срока наблюдения (рис. 1). Аналогичные изменения зарегистрированы и в отношении лецитовителлазной активности, хотя их выраженность была меньшей. В то же время достоверных изменений структуры популяций стафилококков по фибринолитической и ДНК-азной активности не отмечалось. С учётом имеющихся в литературе сведений о патогенетической роли гемолизинов и лецитовителлазы стафилококков можно утверждать, что в организме мышей при инфицировании стафилококком в условиях непрерывного длительного воздействия постоянного магнитного поля повышенной напряжённости происходил отбор вирулентных клонов в составе популяции возбудителя.
Структура популяций стафилококков по персистентным свойствам к 7-м суткам течения экс-
периментальной инфекции характеризовалась наибольшей степенью гетерогенности как по ан-тилизоцимной, так и по антикомплементарной активности. К концу же эксперимента, когда снижалась обсеменённость почек мышей, степень гетерогенности популяций по этим характеристикам снижалась, на основании чего можно сделать вывод о перестройке возбудителя, направленной на его сохранение в условиях действия факторов антиинфекционной защиты организма животных.
Использование для иммунокоррекции патологического процесса ликопида привело к тому, что спустя 1 -и сутки в структуре популяции количество гемолитически активных клеток достоверно снизилось по сравнению с исходными данными (рис. 2). В дальнейшем оно увеличивалось к 3-м суткам до 69,8±4,2%, вслед за чем постепенно уменьшалось до конца эксперимента. При этом по сравнению с показателями, определёнными у животных без применения иммуномодулятора, на 7-е и 14-е сутки эксперимента содержание этих клеток было достоверно меньше. Такая же динамика структуры популяций стафилококков наблюдалась и в отношении лецитовителлазной активности.
Что же касается ДНК-азной и фибринолити-ческой активности, то при развитии инфекционного процесса и применении иммуномодулятора, начиная с 7-х суток опыта, отмечалось постепенное достоверное снижение в составе популяции числа клонов, обладавших данными признаками. Кроме того, в указанные сроки показатели опытной группы были достоверно ниже группы контроля.
Э£
О
I-
<и
Э£
X
-О
X
-О
си
I-
S
Ї
о
о
си
о
а
ioo
9o
so
7o
6o
so
4o
3o
2o
io
o
Исххдння 1 сутки 3 суток 7 суток 14 суток Срок исследования
■ Гемолитическая активность
Н Лецитовителлазная активность
□ ДНК-азная активность
□ Фибринолитическая активность
□ . Лизоцимная активность
0 Антилизоцимная активность
□ Антикомплементарная активность
Рис. 1. Структура популяций S. aureus, выделенных от мышей, находившихся в условиях аномального магнитного поля.
X
Б
z
JD
=;
ф
ioo
so
6o
Ш
О
CL
2o
o
Исходная 1 сутки 3 суток 7 суток 14 суток Сроки исследования
■ Гемолитическая активность
□ Лецитовителлазная активность
□ ДНК-азная активность
В Фибринолитическая активность
□ Лизоцимная активность
Б] Антилизоцимная активность
□ Антикомплементарная активность
Рис. 2. Структура популяций S. aureus, выделенных от мышей с экспериментальной инфекцией, находившихся в условиях аномального магнитного поля и получавших ликопид.
Гетерогенность популяции стафилококков по таким персистентным характеристикам, как анти-лизоцимная и антикомплементарная активность, постепенно увеличивалась в динамике инфекционного процесса: с увеличением срока исследования наблюдалось уменьшение содержания в составе популяции клеток, положительных по изучаемым признакам. При этом к концу опыта гетерогенность популяций стафилококков по антили-зоцимной и антикомплементарной активности была достоверно выше таковой, установленной в группе мышей, находившихся в условиях воздействия аномального магнитного поля, но не получавших иммуномодулятор.
Что же касается обсеменённости почек животных, то она было наибольшей на 3-7-е сутки эксперимента, оставаясь, однако, достоверно ниже значений группы контроля на протяжении всего опыта, начиная с 3-х суток.
Следовательно, применение иммуномодулятора ликопида в условиях развития экспериментальной инфекции у животных, подвергавшихся длительному воздействию аномального магнитного поля, сопоставимого с геомагнитным полем региона КМА, выявило его значительную эффективность в этих условиях. Это проявилось, прежде всего, в снижении тяжести течения инфекционного процесса, о чём свидетельствует более низкая обсеменённость почек мышей. Кроме того, в составе популяции возбудителя в процессе её взаимодействия с иммунной системы организма животных происходил отбор менее вирулентных особей, характеризовавшийся увеличением её гетерогенности по сравнению с результатами контроля по таким признакам, как гемолитическая,
лецитовителлазная, ДНК-азная и фибринолитиче-ская активность.
Для развития инфекционного процесса возбудителю необходимы, наряду с факторами вирулентности, свойства, которые, по мнению
0.В. Бухарина и В.Ю. Литвина [4], дают возможность патологическому агенту адаптироваться к факторам защиты организма хозяина, инактивировать их и, таким образом, выжить. Анализ изменений структуры популяции стафилококков по антилизоцимной и антикомплементарной активности позволяет сделать заключение, что терапия ликопидом предотвращает отбор стафилококков с признаками, характерными для персистирующей инфекции.
Таким образом, в условиях длительного и непрерывного воздействия на биологические объекты магнитного поля, сопоставимого по своим характеристикам с аномальным геомагнитным полем региона Курской магнитной аномалии, развитие инфекционного процесса, вызванного стафилококком, сопровождается выраженной перестройкой его популяции, направленной на проявление вирулентных и персистентных свойств возбудителя. Применение с целью иммунокоррекции иммуномодулятора ликопида приводит к снижению тяжести течения инфекционного процесса, элиминации из состава популяции вирулентных особей и увеличению степени её гетерогенности по таким факторам персистенции, как антилизо-цимная и антикомплементарная активность.
ЛИТЕРАТУРА
1. Андронова Т.И., Деряпа Н.Р., Соломатин А.П. Ге-
лиометеотропные реакции здорового и больного
человека. - Л.: Медицина, 1982. - 247 с.
2. Бельский В.В., Попов М.П., Калуцкий П.В., Киселева В.В. Биофизические и медико-биологические аспекты магнитобиологии // Курск, 1997. - 147 с.
3. Бухарин О.В. Персистенция патогенных бактерий. - М.: Медицина, 1999. - 368 с.
4. Бухарин О.В., Литвин В.Ю. Патогенные бактерии в природных экосистемах. - Екатеринбург: УрО РАН, 1997. - 277 с.
5. Васильев Н.В., Богинич Л.Ф. Влияние магнитных полей на процессы инфекции и иммунитета // Томск: Изд-во ТГУ, 1973. - 125 с.
6. Веркин Б.И., Бондаренко С.И., Шеремет В.И. и др. Влияние слабого магнитного поля на некоторые виды бактерий // Микробиология. - 1976. - Т. 45, № 6. - С. 1067-1070.
7. Вилорези Дж., Бреус Т.К., Дорман Л.И. и др. Влияние межпланетных и геомагнитных возмущений на возрастание числа клинически тяжелых медицинских патологий (инфарктов миокарда и инсультов) // Биофизика. - 1995. - Т. 40, № 5. -С. 983-994.
8. Гельфгат Е.Л., Коненков В.И., Крайнов А.В. Процессы активации в Т-системе иммунитета у жителей различных регионов страны // Иммунология. -1990. - № 3. - С. 57-60.
9. Григорьев Ю.Г. Ослабленное геомагнитное поле как фактор риска при работе в экранированных сооружениях // Медицина труда и пром. экология. - 1995. - № 4. - С. 7-12.
10. Леднев В.В. Биоэффекты слабых комбинированных, постоянных и переменных магнитных полей // Биофизика. - 1996. - Т. 41, № 1. - С. 12-16.
11. Неман М. Абдулькадер. Влияние магнитного поля повышенной напряжённости на проявления виру-
лентных и персистентных свойств стафилококков при экспериментальной инфекции // Курский научно-практический вестник человек и его здоровье. - 2011. - № 4. - С. 66-70.
12. Никольская К.А., Штемлер В.М., Савоненко А.В. и др. Слабые магнитные поля и познавательная деятельность // Биофизика. - 1996. - Т. 41, № 4. -
С. 800-804.
13. Новиков А.В., Новикова Н.И., Кочан А.К. Кооперативные эффекты при действии слабых магнитных полей на опухолевой рост invivo // Биофизика. -1996. - Т. 41, № 4. - С. 914-916.
14. Павлович С.А. Магниточувствительсность и маг-нитовосприимчивость микроорганизмов. - Минск: Беларусь, 1981. - 172 с.
15. Сергеенко Н.П., Кулешова В.П. Об изменении медицинских показателей во время гелиогеографиче-ских возмущений // Биофизика. - 1995. - Т.40, №
4. - С. 825-828.
16. Сидякин В.Г. Влияние флуктуаций солнечной активности на биологические системы // Биофизика. - 1992. - Т. 37, № 4. - С. 647-652.
17. Смирнова А.М., Трояшкин А.А., Падерина Е.М. Микробиология и профилактика стафилококковых инфекций. - Л.: Медицина, 1977. - 216 с.
18. Чистович Г.Н. Патогенез стафилококковых инфекций. - Л.: Медицина, 1961. - 216 с.
19. Gill H.S., Rutherfurd K.J., Gross M.L., Gopal P.K. Enhancement of immunity in the erderly by dietary supplementation with the probiotic Bifidumbacterium lactis HN019 // Am. J. Clin. Nutr. - 2001. - Vol. 74, N 6. - P. 833-839.
20. King I. W. Weather and earth's magnetic fields // Nature. - 1984. - Vol. 247, N 1. - P. 131-134.
