ВВЕДЕНИЕ 6
ЧАСТЬ 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
Глава 1. Нормофлора и ее роль в обеспечении колоницационной резистентности организма 12
Глава 2. Адгезия как первый этап колонизационного процесса 22
Глава 3. Нарушения колонизационной резистентности - дисбиозы. Модели дисбактеризов 29
3.1. Инфекции, вызываемые энтерогеморрагическими Escherichia coli 32
3.2. Урогенитальные инфекции, как следствие дисбиоза 37
Глава 4. Профилактика и лечение дисбиозов
4.1. Использование пробиотиков в терапии дисбиозов 40
4.2. Низкоинтенсивное импульсное лазерное излучение (НИЛИ) в терапии инфекционных заболеваний 45
: ЧАСТЬ 2. СОБСТВЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
J Глава 1. Материалы и методы
1. Материалы 49
2. Методы 53
2.1. Идентификация бактерий 53
2.2. Методы исследования бактериальной адгезии
2.2.1. Тест агрегации дрожжей 53
2.2.2. Тест «исследование адгезии к иммобилизированным субстратам» (Growth
j assay) 53
| 2.2.3. Обогащение культур микроорганизмов клетками, экспрессирующими пили
i I типа 54
2.2.1. Радионуклвидное исследование адгезии 54
2.2.2. Формалинизация эритроцитов 55
b 2.2.6. Исследование адгезии к эритроцитам 55
■ 2.2.7. Исследование адгезии микроорганизмов к клеткам защечного эпителия 56
2.2.1. Исследование связывание протеина FimH с пероксидазой хрена 57
2.2.2. Обработка ферментами ASG и РРО 57
2.2.3. Обработка НИЛИ 57
2.3. Определение антагонистической активности методом отсроченного антагонизма 57
2.4. Моделирование дисбактериоза у животных 58
2.5. Исследование транслокации кишечной флоры в органы и ткани 59
2.6. Методы работы с ДНК 59
2.6.1. Выделение плазмидной ДНК 59
2.6.2. Обработка ДНК 60
2.6.3. Методы введения генетического материала в клетку 61
2.6.3.1. Кальциевая трансформация 61
2.6.3.2. Конъюгация и мобилизация 62
2.7. Оценка продукции колицина и чувствительности бактерий к его действию
2.7.1. Тесте верхним агаром 62
2.8. Методы статистической обработки результатов исследований 63
Глава 2. Получение генноинженерных вариантов штамма E.coli М17
2.1. конструирование плазмид ColAmob и pCollacZ 64
2.2. получение штаммов E.coli М17/ pCollacZ, E.coli М17/ ColAmob, E.coli M17
<л fimH::npt/ pCollacZ, E.coli M17 fimH::npt/ pColAmob 69
Глава 3. Антагонистическая активность нормальной микрофлоры по отношению к патогенным Escherichia coli 71
Глава 4. Сравнительное исследование адгезивной активности различных групп пробиотиков 76
Глава 5. Исследование влияния на уровень адгезии различных штаммов E.coli физико-химических факторов 81
| 5.1. Влияние низкочастотного инфракрасного лазерного излучение на уровень
адгезии патогенных E.coli к различным субстратам 81
5.1.1. Исследование влияния НИЛИ на уровень жизнеспособности E.coli 81
I 5.1.2. Влияние НИЛИ на уровень адгезии патогенных E.coli к эритроцитам...82
4 5.1.3. Изменение адгезии патогенных E.coli под влиянием обработки НИЛИ
эритроцитов 84
5.1.1. Влияние НИЛИ на уровень адгезии патогенных E.coli к клеткам защечного
эпителия 84
5.1. Влияние обработки ферментами L-Аспарагиназой и Полифенол оксидазой на уровень адгезии E.coli к различным субстратам 85
5.2.1. Определение бактерицидных свойств ферментов ASG и РРО 85
5.2.2. Определение эффективной антиадгезивной концентрации ASG и РРО.86
5.2.3. Исследование влияния ферментов L-Аспарагиназы и Полифенол оксидазы на адгезию патогенных E.coli к эритроцитам 88
5.2.4. Исследование влияния ферментов ASG и РРО на адгезию патогенных
E.coli к клеткам защечного эпителия 88
5.2.5. Исследование влияния ферментов ASG и РРО на адгезию E.coli в опытах “Исследования адгезии к иммобилизированным субстратам” и
“радионуклеидном исследовании адгезии” 89
5.2.6. Исследование влияния ASG и РРО на величину связывания очищенного протеина FimH с пероксидазой хрена в реакции ELISA 92
5.2. Влияние комплексной обработки НИЛИ и ферментами ASG и РРО на уровень адгезии E.coli 93
5.3. Влияние НИЛИ и ферментов РРО и ASG на адгезивную активность пробиотиков 98
Глава 6. Исследование защитного действия пробиотиков на модели in vivo
6.1. Отработка модели дисбактериоза на мышах 98
6.2. Моделирование инфекционного процесса, вызванного E.coli
О157:Н7 102
6.3. Использование пробиотиков для профилактики и лечения инфекции, вызванной E.coli О157:Н7 103
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 107
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 118
Известно, что основной функцией нормальной микрофлоры человека является обеспечение колонизационной резистентности (КР) пищеварительного тракта. В обычных условиях поддержание КР микрофлорой осуществляется за счет продукции антибиотических веществ, конкуренции за места адгезии, подавления адгезии условнопатогенных бактерий, ингибирования транслокации и ряда опосредованных механизмов .
Факторы, способствующие нарушению состава микрофлоры и приводящие к развитию дисбактериозов, весьма многочисленны: это и прием лекарственных препаратов различных групп, стрессы, неблагоприятная экологическая обстановка, неправильный рацион питания, голодание. При антибиотикотерапии в первую очередь в нормобиоценозе исчезают “нормальные” кишечные палочки, и их место занимают условно патогенные и патогенные эшерихии, способные вызывать как местные, так и генерализованные инфекционно-воспалительные процессы. Причиной и характерным признаком дисбактериоза является избыточный рост патогенных и условно патогенных микроорганизмов в биотопе, что, в свою очередь, способствует их колонизации в нетипичных эконишах. Поэтому до настоящего времени актуальным является исследование и разработка новых подходов к коррекции дисбактериозов, одним из которых является разработка новых пробиотиков (ПБ), в том числе на основе нормальной кишечной палочки. Одним из первых отечественных ПБ является колибактерин. Штамм E.coli А. Ниссле , входивший в состав колибактерина, за годы эксплуатации утратил плазмиду, детерминирующую колициногенность, в связи с чем снизил антагонистическую активность в отношении ряда бактерий, чувствительных к действию колицина .
Считается, что основным требованием при подборе производственных штаммов для препаратов - ПБ должна быть их высокая колонизационная активность . При этом особое внимание следует обращать на такие факторы колонизации как антагонистическая и адгезивная активности.
Адгезивная активность является первым этапом развития колонизационного процесса и в большинстве случаев желательна для ПБ, тогда как у патогенных микроорганизмов рассматривается в качестве одного из стартовых механизмов развития инфекции. Таким образом, при подборе ПБ для коррекции дисбиоза, вызванного тем или иным патогеном, целесообразно сравнение адгезивных свойств патогена и ПБ с целью выяснить, может ли данный ПБ конкурировать с патогеном за субстраты связывания и тем самым препятствовать колонизации последнего в организме.
Одной из важнейших задач при коррекции дисбиозов является удаление патогенов из экониш. Блокирование адгезии патогенов к субстратам связывания может предотвратить развитие инфекции на раннем этапе. Из литературы известны вещества, способные блокировать адгезию микроорганизмов, среди которых пептиды, моно и олигосахариды, ферменты, в том числе полифенол оксидаза (РРО). Известна так же способность физических факторов таких, как ультразвуковое воздействие, низкоинтенсивное лазерное излучение (НИЛИ), снижать адгезивную активность. Но если блокирование адгезии патогенов целесообразно, то снижение адгезивности нормальной флоры нежелательно, в ряде случаев это может привести к неблагоприятным последствиям. Отсюда очевидна актуальность поиска агентов, способных избирательно ингибировать адгезивность патогенов, воздействуя при этом незначительно на нормофлору.
Имеется положительный опыт применения низкоинтенсивного импульсного лазерного излучения (НИЛИ) в различных областях медицины, в частности в урологии для лечения инфекционно-воспалительных заболеваний. Опубликован ряд работ, посвященных воздействию НИЛИ на организм человека и на отдельные его клеточные субпопуляции, но о воздействии НИЛИ на микроорганизм сведений в литературе очень мало. Известно только, что достигаемая с помощью такого лечебного воздействия быстрая санация мочевыводящего тракта у больных позволяет предположить возможное воздействие НИЛИ не только на макроорганизм, но и на микроора- низмы.
В настоящее время при доклиническом изучении ПБ руководствуются, в основном, методами in vitro, так как отсутствует эффективная экспериментальная модель дисбактериоза на животных. Наиболее информативная - модель на гнотобио- тических животных. Однако работа с ними требует наличия специальных условий и оборудования. Поэтому, предложено несколько способов моделировать дисбактериоз у «микробных» животных. Дисбактериоз вызывается посредством тотальной кровопотери, голодания, стресовых ситуаций, радиационного облучения, приема антибиотиков. Последний способ изучался В.Г. Лиходедом с соавт. [28,34,60]. Ими в частности было доказано, что введение мышам больших доз ампиокса сопровождается значительным снижением клеточного и гуморального антиэндотоксинового иммунитета.
Учитывая всё вышеизложенное, настоящая работа преследовала цель изучить корректирующее действие ПБ при экспериментальном дисбактериозе. Для достижения поставленной цели последовательно решались следующие задачи:
1. Сконструировать на базе известной плазмиды Со1Е1 гибридные плазмиды, несущие детерминанту синтеза колицина и лишенные генов mob, контролирующих конъюгативную мобилизацию плазмиды.
...
Нормальная микрофлора обеспечивает колонизационную резистентность (КР) пищеварительного тракта, то есть устойчивость к колонизации условнопатогенными или патогенными бактериями . В обычных условиях поддержание КР микрофлорой осуществляется за счет продукции антибиотических веществ, конкуренции за места адгезии, подавления адгезии условнопатогенных бактерий и ряда опосредованных механизмов [14,194]. Снижение КР микроорганизмов влечет за собой цепь неблагоприятных последствий, основное из которых - развитие дисбиоза, который во многих случаях является пусковым механизмом для развития инфекционных процессов различной этиологии [4,14,29,63].
Любой колонизационный процесс - колонизация пробиотиков, инфекция, - реализуется только при наличии комплекса факторов, характеризующих микро и макроорганизм. Для микроорганизма эти факторы включают в себя адгезивную активность, которую можно рассматривать как начальный этап любого колонизационного процесса, специфическую активность, реализуемую за счет высокой ферментативной деятельности, продукции антибиотических веществ, бактериоцинов и колицинов, способности изменять pH, и пр.; для патогенных микроорганизмов важную роль в процессе колонизации играет так же токсинопродукция, гемолитическая активность, выработка ферментов агрессии (гиалуронидаза, лецитиназы, протеиназы и др.).
Пробиотики давно и повсеместно применяют при дисбактериозах, кишечных инфекциях, таких, как шигеллез, дизентерия, сальмонеллез, инфекции вирусной этиологии и др.
Одним из первых отечественных ПБ является колибактерин. Штамм E.coli А. Ниссле [Перетц Л.Г., 1955], входивший в состав колибактерина, за годы эксплуатации утратил плазмиду, детерминирующую колициногенность, в связи с чем снизил антагонистическую активность в отношении ряда бактерий, чувствительных к действию колицина [Юхименко Л.Н. с соавт., 1968]. Таким образом, настоящая работа преследовала цель получить и исследовать новые рекомбинантные варианты производственного штамма М-17 способные к продукции колицина Е1 и обладающие вследствие этого повышенной антагонистической активностью.
В работе использован штамм E.coli М17 и его низкоадгезивный вариант E.coli М-17 fimH::npt, охарактеризованный Чесноковой В.Л. (1998) в качестве более подходящего для колонизации кишечника. Штаммам было придано свойство колициногенности с целью усиления их антагонистичекой активности. Колициногенность изначально была присуща пробиотику E.coli М-17, однако, в процессе культивирования была утрачена. Возможное объяснение этому - наличие в плазмиде Со1Е1 области mob, определяющей способность плазмиды к коинтеграции с другими, в том числе конъюгативными плазмидами. В результате коинтеграции образуются гибридные плазмиды, которые, с одной стороны несут фактор колициногенности (сеа) и устойчивости к нему (imm), с другой - содержат область tra, определяющую способность к конъюгативному переносу. Результатом конъюгативного переноса может быть, во-первых, приобретение другими бактериями, в том числе патогенными и условно патогенными, способности к синтезу колицина и иммунности к нему, а во-вторых, потеря плазмиды и вследствие этого снижение антагонистической активности штамма - пробиотика. Таким образом, целью работы было получение кол и ци но ген ной плазмиды, лишенной mob области. Для создания такой плазмиды, способной стабильно сохраняться в пробиотических штаммах E.coli, было использовано два подхода:
- удаление mob области родительской плазмиды Со1Е1 с помощью эндонуклеазы рестрикции BspLUH.I и лигирования полученных липких концов друг на друга;
- удаление mob области плазмиды Со1Е1 и вставка гена lacZ из плазмиды pUC19. Таким образом, получены две плазмиды, обозначенные как pCollacZ и СоЩтоЬ.
...
1. Авдошин В. П. Неспецифические воспалительные заболевания почек, мочевыводящих путей и половых органов у мужчин. Гл. 15, с. 406-423, из книги Низкоинтенсивная лазерная терапия. Под ред. Москвина С. В., М., 2000
2. Азизов И. С., Тургунов Е. М. Влияние электроимпульсной обработки органов брюшной полости на гистотаксис и адгезию госпитальных штаммов микроорганизмов//www.antismed.ru
3. Балтрашевич АК, Подопригора ГИ, Комаровская ТП. Влияние метронидазола на КР кишечника мышей к сальмонеллам//Антибиотики и микроэкология человека и животных (труды института), с 94-98, М. 1988
4. Блохина И.Н., Дорофейчук В.Г. Дисбактериозы// Л., 1979
5. Бонд ВМ, Горская ЕМ. Новые подходы к моделированию, диагностике и лечению дисбактериозов кишечника//Мед аспекты микробной экологии, выл 6, с 23-26, 1992
6. Бондаренко ВМ. Факторы патогенности бактерий и их роль в развитии инфекционного процесса//ЖМЭИ «5 с 34-39, 1999
7. Бондаренко ВМ и др. Адгезивная активность клинических штаммов клебсиелл// ЖМЭИ №2, с 104-109, 1996
8. Бочков ИА, Трофимов ОД, Дарбеева ОС и др. Упрощенная методика подсчета микроорганизмов при изучении аутофлоры человека//Лаб Делоб с 43-47, 1988
9. Бриллис ВИ, Брилене ТА, Тюваева РФ и др. О возможности воздействия на цитоадгезию микроорганизмов//Антибиотики и колонизационная резистентность. Труды института НИИ Антибиотиков, с 147, М. 1990
10. Бриллис ВИ, Бриллене ТА, Лейнцер ХП и др. Антибиотики и адгезивная активность микроорганизмов// Антибиотики и микроэкология. Труды института НИИ Антибиотиков, с 147, М. 1988
11. Брилис В.И., Брилене Т.А., Ленцнер Х.Б., Ленцнер А.А. Методика изучения адгезивного процесса микроорганизмов //Лаб. Дело. № 4. -с.210-212, 1986
12. Буглова С.Е. с соавт. Применение лазерного облучения в нефрологической практике. - Урология и нефрология, 1994, № 4, с. 27-30
13. Вомышев АВ, Елагина НН, Кириллов ВА, Кириллов ДА, Бухарин ОВ. Влияние бифидобактерий на антилизоцимную активность энтеробатерий// ЖМЭИ, №4, с 77-80, 2000
14. Воробьев АА, Пак СГ. Дисбактериозы у детей// М. 1998
15. Воробьев АА, Лыкова ЕА. Бактерии нормальной микрофлоры. Биологические свойства и защитные функции//ЖМЭИ, №6, с 102-105, 1999
16. Воробьев АА, Несвижский ЮВ, Зуденков АЕ, Буданова ЕВ. Сравнительное изучение пристеночной и просветной микрофлоры толстой кишки в эксперименте на мышах//ЖМЭИ, №1, с 62-67, 2001
... всего 280 источников