ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
Глава 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ЭПИДЕМИОЛОГИИ И ЛАБОРАТОРНОЙ ДИАГНОСТИКИ СИФИЛИСА 10
1.1. Эпидемиология сифилиса 10
1.2 Методы лабораторной диагностики сифилиса. 17
1.3. Использование коллоидного серебра в конструировании диагностических тест-систем
СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 31
2.1. Штаммы микроорганизмов, взятые в работу 31
2.2. Питательные среды 31
2.3. Основные химические реактивы и сырье 31
2.4. Аппаратное оснащение исследований 31
2.5. Материалы, полученные из клиник 36
2.6. МИБП и биологичесие препараты 36
2.7. Лабораторные животные, использованные в опытах
2.8. Физико-химические и иммунологические методы 37
2.9. Сублимация МИБП 38
2.10. Статистическая обработка материала 38
Глава 3. СИФИЛИС В РЕСПУБЛИКЕ СЕВЕРНАЯ ОСЕТИЯ-АЛАНИЯ 39
Глава 4. РАЗРАБОТКА ТРЕПОНЕМНОГО АНТИГЕННОГО СУСПЕНЗИОННОГО ДИАГНОСТИКУМА ДЛЯ РЕАКЦИИ АГГЛЮТИНАЦИИ ЛАТЕКСА 56
Глава 5. РАЗРАБОТКА ТРЕПОНЕМНОГО АНТИГЕН¬НОГО ДИАГНОСТИКУМА С КОЛЛОИДНЫМ
СЕРЕБРОМ ДЛЯ ДОТ-ИММУНО-АНАЛИЗА 77
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ 98
Сифилис - болезнь оборотень, хамелеон, грозная с хроническим волнообразным течением, способная проявить себя множеством кожных симптомов, поражающая практически все органы и ткани, в глубоком смысле - нейроинфекция, протекающая без особых ощущений для больного, который, находя массу отговорок и объяснений проявлениям её, не обращается к специалисту. Сифилис способен сбить с толку многих врачей не венерологов и требует к себе отношения по принципу - всякая сыпь на коже считается сифилисом,пока не доказано обратное. Необходимо отметить, что заболевания, передающиеся половым путем (ЗППП), и в частности сифилис, способствуют распространению такого смертельно опасного заболевания как ВИЧ-инфекция.
По статистике Минздрава РФ, в России в 2002 г. зарегистрировано 1,047 млн. случаев ЗППП, в том числе 207 тыс. 157 случаев заболевания сифилисом. Заболеваемость сифилисом в России остается крайне высокой и составляет более 143 случаев на 100 тыс. населения. По сравнению с 1989 г. число заболевших сифилисом выросло более чем в 33 раза. За прошедший год зарегистрировано свыше 52 тыс. больных ЗППП в возрасте до 17 лет. У девочек до 14 лет показатель заболеваемости сифилисом по сравнению с 1990 г. возрос в 85 раз. Проведенный в 37 субъектах России анализ путей заражения сифилисом показал, что в 60 % случаев дети заразились половым путем. В таких условиях большое значение приобретает своевременная диагностика данного заболевания, основанная на высокочувствительных и высокоспецифичных реакциях. Особая роль при этом должна отводиться методам массового профилактического обследования населения (скрининга) с целью раннего выявления инфекции, что также диктует необходимость повышения требований к чувствительности и специфичности экспрессных тестов на сифилис (Овчинников Н.М., Беднова, В.Н., Делекторский В.В., 1987; Дмитриев Г.А., 1996; Ткачев В.К., 1997; Сухова Л.П., Машеро В.В., Войнова Н.Н., 1999, Онищенко Г.Г.,2002; Jo- honson P.C., Farnie M.A., 1994; Larsen S.A., Steiner B.M., Rudolf A.N., 1995; Young H., 1998).
В лабораторной практике используют комплекс серологических ре-акций (КСР), включающий отборочную реакцию микропреципитации (МР) с кардиолипиновым антигеном и стандартные серологические реакции - реакцию связывания комплемента (РСК) с кардиолипиновым и трепонемным антигенами. Кроме того, ставят специфические реакции - иммунофлуоресценции (РИФ) и её модификации (РИФ- абс, РИФ - 200), реакцию иммобилизации бледных трепонем (РИБТ), иммуноферментный анализ (ИФА). При этом не все вышеуказанные тесты равнозначны по чувствительности и специфичности из-за разных причин: использование неспецифического кардиолипинового антигена, наличия в исследуемом материале антител к общим антигенам спирохет, перекрестные реакции при других заболеваниях и определенных физиологических состояниях организма.
Поэтому в зоне внимания исследователей постоянно находятся проблемы совершенствования существующих и разработки новых методов диагностики сифилиса с целью расширения арсенала диагностикумов и повышения их качества.
Цель и основные задачи исследования
Цель диссертационной работы - разработка биотехнологии получения новых эффективных специфичных трепонемных иммунпрепаратов и оценка их пригодности для использования в диагностике сифилиса.
Для достижения указанной цели предполагалось решить следующие задачи:
- провести анализ заболеваемости и лабораторной диагностики сифилиса в Республике Северная Осетия-Алания;
- получить высокоспецифичный полноценный комплексный трепонемный антиген для использования его при конструировании медицинских иммунобиологических препаратов (МИБП);
- разработать биотехнологию получения трепонемного антигенного диагностикума на основе полимерной матрицы - латекса для экспресс- диагностики сифилиса в реакции агглютинации (РАЛ);
- разработать трепонемный суспензионный антигенный диагностикум с коллоидным серебром для дот-иммуноанализа (ДИА);
- провести лабораторные и клинические испытания разработанных трепонемных иммунодиагностикумов.
Научная новизна работы
Впервые представлены данные об особенностях эпидемиологии сифилиса в Республике Северная Осетия-Алания за последние пять лет. Методом эпидемиологического районирования определены тенденции распространения этой инфекции и причины высокой заболеваемости в от-дельных районах Республики, которые выше многих территориальных по-казателей по Российской Федерации.
Разработана высокоэффективная схема получения комплексного трепонемного антигена, который использован в качестве лиганда при конструировании иммунодиагностикумов.
Получен трепонемный суспензионный антигенный латексный диагностикум, характеризующийся высокой чувствительностью и специфичностью.
Впервые осуществлена разработка биотехнологии получения трепо-немного антигенного препарата на основе коллоидного серебра для ДИА.
Практическая значимость диссертации
Разработанные суспензионные антигенные трепонемные полиакролеиновый диагностикум для РА и иммунодиагностикум с частицами золя коллоидного серебра для ДИА, как показали лабораторные и клинические испытания, обеспечивают высокую специфичность, чувствительность, и демонстративность при проведении иммуноанализов. Сочетание этих двух тестов позволяет серологически верифицировать сифилис практически у 100 % пациентов и рекомендовать их применение в составе нового комплекса реакций на сифилис.
Результаты реакций учитывают визуально, вследствие чего отпадает нужда в дорогостоящем оборудовании. Простота и экономичность реакций, стабильность их компонентов позволяют осуществлять постановку тестов в лабораториях различного уровня. Это обусловливает их преимущества и особую ценность при проведении массовых скрининговых исследованиях на сифилис.
Материалы научных разработок легли в основу следующих методических документов:
1. Методические рекомендации «Получение и применение суссензионных трепонемных антигенных латексного диагностикума и иммунодиагностикума с коллоидным серебром для экспресс-анализа на сифи-лис», одобрены Ученым советом СтавНИПЧИ (протокол № 8 от 30.09.2004) и утверждены директором СтавНИПЧИ.
2. Информационно-методическое письмо «Характеристика заболеваемости сифилисом с 1999 г. по 2003 г. в Республике Северная Осетия- Алания с учетом региональных особенностей. Совершенствование методов и мер по её снижению», утверждено ЦКМС СОГМА 10.11.2004 г.
Апробация работы
Основные результаты диссертационной работы были доложены на 8-й научной сессии сотрудников СОГМА «Актуальные проблемы теоретической и клинической медицины» (Владикавказ, 2001 г.), межлабораторной научной конференции СтавНИПЧИ (Ставрополь, 2004 г.).
Публикации
Основное содержание диссертации отражено в 7 опубликованных работах.
Структура и объем работы
Диссертация состоит из введения, обзора литературы, 4-х глав собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций, списка использованной литературы. Она изложена на 125 страницах, со-держит 13 таблиц и 20 рисунков. Список литературы включает 165 отечественных и 82 зарубежных источника.
В последнее время насчитывается более 20 инфекций, передаваемых половым путем, среди которых сифилис занимает значительное место. Заболеваемость сифилисом в России остается крайне высокой и составляет более 143 случаев на 100 тыс. населения. По сравнению с 1989 г. число заболевших сифилисом выросло более чем в 33 раза, причем её подъем имеет многие признаки эпидемии: преобладают в структуре свежие формы; про¬исходит рост числа детей с врожденным и приобретенным бытовым сифилисом; появились территории с показателями заболеваемости, значительно превышающими статистические показатели по стране (Аковбян В.А., Про- хоренков В.И., Машкиляйсон А.Л. и др. 1995; Адаскевич В.П., 1999; Родионов А.Н., 2000).
Республика Северная Осетия-Алания является регионом, где наряду с общероссийскими проблемами (увеличение числа социально неадаптированных лиц, более раннее начало половой жизни, рост проституции и др.), имеются и свои особенности, главными из которых являются высокая плотность населения, приближенность к "горячим точкам", наличие большого количества беженцев и вынужденных переселенцев, выраженность миграционных процессов.
Анализируя заболеваемость сифилисом в РСО - А по районам за пять лет, можно отметить, что она носит циклический характер, во всех районах и в г. Владикавказе наблюдается её нестабильность, со «взлётами» и «падениями». Так, подъем заболеваемости в 2003 г. (43,0 на 100 тыс.) произошёл за счёт увеличения случаев сифилиса в Пригородном (в 2 раза), Ардонском (в 2,5 раза), Кировском (более чем в 3 раза) и Алагирском (почти в 5 раз) районах. В других районах Республики и в г. Владикавказе наблюдалось некоторое снижение заболеваемости.
С 1999 г. по 2003 г. стало заметно изменение удельного веса различных форм сифилиса в сторону увеличения раннего (с 43,5% до 56,0%), появления позднего скрытого сифилиса (5,8%) и врожденного сифилиса (1,7%). С 2001 г. отмечены случаи нейросифилиса. В структуре заболеваемости превалируют скрытые формы сифилиса, которые характеризуются полным отсутствием симптоматики и выявляются только по положительным серологическим реакциям при обследовании крови в поликлиниках, стационарах, при устройстве на работу и различных профилактических осмотрах.
Основную массу больных сифилисом составляют лица обоих полов в возрасте от 20 до 39 лет. Однако в последнее время отмечается тенденция к увеличению удельного веса лиц в возрасте свыше 40 лет. По семейному положению основную массу больных составляют лица разведённые (5%), со-стоящие в браке повторно (13,0%) и холостые (60%), т.е. семья является од-ним из сдерживающих факторов в предупреждении случайных половых связей. Анализ социального состава больных сифилисом показал, что основная масса больных (78,9%) представлена нигде не работающими лицами, что в значительной мере затрудняет проведение противоэпидемических мероприятий. Среди причин, влияющих на заболеваемость, необходимо отметить возросшую сексуальную активность подростков, увеличение числа вне- и до-брачных половых связей вследствие возросшей сексуальной раскрепощённости населения, коммерциализацию интимных отношений, широкое распро-странение порнографии, наркомании и т.д.
Таким образом, анализ заболеваемости сифилисом в Республике Се-верная Осетия-Алания свидетельствует о высокой тенденции распространения этого заболевания. Это обусловливает необходимость разработки и интенсивного проведения противоэпидемических мероприятий как в неблагополучных районах, так и в целом по Республике. При этом лабораторные методы играют существенную роль в системе этих мероприятий.
В централизованной лаборатории Северо-Осетинского кожновенерологического диспансера во исполнение приказа МЗ № 87 с 2001 г. для исследования на сифилис широко применяются: тест быстрых плазменных реагинов (RPR), метод иммуноферментного анализа (ИФА), как скрининговый, трепонемные подтверждающие тесты - реакция пассивной гемагглютинации (РПГА) и реакция иммунофлюоресценции (РИФ), позволившие выявить большее количество поздних форм сифилиса: в 2000 г. поздний скрытый сифилис был в 2-х, в 2002 г. - уже в 4-х случаях; в 2000 г. нейросифилис не обнаруживался, а в 2002 г. - уже диагностировали 7 случаев этой тяжёлой формы болезни. Необходимо отметить, что в 12,4% случаях при установлении диагноза раннего скрытого сифилиса и 50,0% - при нейросифилисе при отрицательной реакции Вассермана ИФА была резко положительной.
Дальнейшее расширение арсенала лабораторных методов, и особенно за счет экспрессных, с помощью которых возможно исследовать большое количество людей за короткий промежуток времени и получить достоверную информацию о сложившейся ситуации по этой инфекции , дает возможность принимать оперативные меры в борьбе с заболеваемостью сифилисом.
Нами разработана биотехнология приготовления трепонемного суспензионного антигенного диагностикума для реакции агглютинации и дана оценка его диагностической ценности. Изготовление препарата осуществляли в соответствии с методикой, разработанной И.А.Базиковым (2000), в на¬шей модификации, используя в качестве полимерной матрицы акролар К, полученный из института биоорганической химии им. Шемякина. Гомогенные частицы латекса правильной сферической формы, окрашенные в розовый цвет имели средний диаметр (1,2±0,1) мкм.
Лигандом служил комплексный антитиген, полученный по разработанной нами биотехнологической схеме, состоящий из коммерческого ультраозвученного трепонемного антигена (УЗТА) для РСК производства ФГУП «Аллерген» (г.Ставрополь), подверженного специальной очистке, и цетавло- нового супернатанта, представляющего собой поверхностные антигены трепонем, изолированные нами по методике M.C.Blake, E.C.Goschliech (1982), в соотношении 2:1. Коммерческий антиген и поверхностные антигены извлекали из культуральных бледных трепонем штаммов V, VI, VII, VIII, IX и Рейтера.
УЗТА предварительно подвергали очистке , которая заключалась в иммуносорбции неспецифических антигенов, переосаждении сульфатом аммония, гельфильтрации, стабилизации методом сублимации.
Для извлечения поверхностных антигенов использовали цетавлон, позволяющий изолировать полимерный комплекс, включающий липид, полисахарид в сочетании с протеинами и нуклеиновыми кислотами. Комплексный антиген явился в дальнейшем высококачественным сырьем при конструировании препаратов для иммунодиагностики сифилиса.
Нами получен трепонемный суспензионный диагностикум на основе полиакролеиновой матрицы, При этом отработаны оптимальные условия сенсибилизации латексных микросфер комплексным трепонемным антигеном: 0,20 мг лиганда соединяли с 2 мл с 2 % полимерного носителя. К смеси добавляли 2 мл 0,9% раствора натрия хлорида, рН 7,2. Сенсибилизацию проводили в течение 3 ч при температуре 22 0С на магнитной мешалке. Да¬лее суспензию осаждали центрифугированием при 4000 g в течение 3-4 мин и дважды отмывали от несвязавшегося антигена. Для стабилизации трепо-немного полимерного латексного диагностикума отработан оптимальный режим его лиофильного высушивания.
По вышеописанной технологии изготовлено 10 серий диагностикума. Оценка их диагностической ценности проводилась на базе централизован¬ной лаборатории Северо-Осетинского РКВД . Для исследования были взяты сыворотки крови стационарных больных до лечения и после лечения с различными диагнозами: сифилис первичный серопозитивный; сифилис вторичный свежий, сифилис вторичный рецидивный, сифилис скрытый ранний, сифилис скрытый поздний, нейросифилис ранний в сравнении с КСР (микрореакция преципитации, реакции Вассермана , ИФА, РНГА, РИФ). Контрольной группой служили сыворотки крови 167 лиц, свободных от си-филитической инфекции.
При изучении чувствительности и специфичности диагностикума использовали два варианта постановки РАЛ: на стекле, как скрининг на сифилис (качественный тест), и титрование сывороток в микропланшетах (количественный тест). Для этого использовали 96-луночные микропланшеты для иммунологических реакций из полистирола отечественного и импортного производства.
На основании проведенных испытаний установлено, что изготовленный по разработанной нами технологии трепонемный суспензионный анти¬генный диагностикум позволяет проводить реакцию агглютинации латекса, по чувствительности, сопоставимую с такими трепонемными тестами, как РПГА, ИФА, РИФ, в то же время РАЛ превосходит реакции Вассермана и МР по этому показателю. При сравнительном изучении специфичности РАЛ достоверно установлена его высокая специфичность.
В последние годы в иммунодиагностике широко развиваются направления, связанные с иммунохроматографическими, иммунофильтрационными и так называемыми «дот-блот» методиками, в которых в качестве твердой фазы используют пористые мембраны, а в качестве маркера - ферменты, красители или золи металлов. В поисках доступных и дешевых каталитически активных металлов, способных выявляться «физическим проявлением», мы обратили внимание на коллоидное серебро. Золи серебра достаточно стандартны и легко воспроизводимы, а сконструированные с их участием тест-системы по чувствительности практически не уступают другим твердофазным методам.
Нами отработаны методические подходы при конструировании диагностикума с применением коллоидного серебра в качестве маркера трепонемного антигена для детекции в ДИА специфических антител.
Золь серебра получали восстановлением азотнокислого серебра бор- гидридом натрия. Для этого к 5 мл 0,05% водного раствора боргидрида натрия одномоментно приливали равный объем 0,02% водного раствора азотнокислого серебра. Перемешивали на магнитной мешалке при комнатной температуре в течение 15 мин. При конструировании диагностикума использовали комплексный трепонемный антиген.
Наиболее эффективно стабилизировал золь серебра антиген в количестве 375 мкг на 10 мл золя. Исходя из этого, для приготовления диагностикума к 1 мл антигена (375 мкг белка) при постоянном интенсивном перемешивании добавляли 5 мл золя серебра. После 10-минутного перемешивания на магнитной мешалке при комнатной температуре в раствор добавляли следующую порцию золя - 3 мл, а спустя 10 мин - еще 2 мл золя и 2 мл 10 % водного раствора БСА (для блокирования свободных сайтов связывания на поверхности частиц маркера). Через 30 мин перемешивания диагностикум стабилизировали внесением равного объема 0,02 М фосфатного буфера рН 7,2, содержащего 1 % БСА, 10% НЛС и 0,04% азида натрия. Приготовляемый препарат дополнительно интенсивно встряхивали в течение 30 минут, разли-вали в ампулы ШПВ-6 по 2 мл. Срок хранения диагностикума - 6 месяцев.
Постановку реакции осуществляли традиционным для дотиммуно- анализа способом. Сыворотки крови разводили забуференным физиологическим раствором (ЗФР) рН 7,2 с 0,5% БСА в 200 раз и титровали путем двух-кратного разведения до необходимой концентрации в планшете для иммунологических реакций. Каждое разведение сывороток наносили на твердо-фазный носитель в объеме 1 мкл в виде линейно расположенных точек. В качестве такового мы апробировали НЦМ для электрофореза «Bio-Rad», «Mil- lipor», «Serva» и мембранные фильтры«Атюоп», «Millipor», «Sinpor»H «Владипор» с различным размером пор, исходя из того, что прочность связывания ими антител и их сорбционная емкость может быть неоднозначна.
Проведенные испытания показали, что наименее пригодными оказались мембранные фильтры «Amicon», «Millipor» и «Владипор».Хорошими характеристиками обладали НЦМ и мембранные фильтры «Sinpor» (достаточная сорбционная емкость и прочность связывания наносимого материала).
После нанесения исследуемого материала (1 мкл) на мембрану мы испытали несколько режимов иммобилизации: 20,30,40 мин при (20±1) 0С, 10,15,20 мин при 37 0С. Все режимы сорбции были приемлемы, для дальней-шей работы нами избран режим: 10 мин при 37 0С.
Мембрану после фиксации материала помещали в чашку Петри и однократно промывали ЗФР. Затем подложку заливали ЗФР, содержащим 1 % БСА, блокируя таким образом на ней свободные участки связывания в течение 10-15 мин при комнатной температуре. После двукратного промывания ЗФР мембрану помещали на 5-10 мин в раствор диагностикума, затем тщательно (трехкратно по 2-3 мин) промывали ЗФР и однократно - дистиллированной водой. Визуализацию результатов реакции проводили погружением мембраны в раствор проявителя на 5-8 мин.
Проявитель выбирали по проявляющему веществу: амидол, гидрохинон, глицин, метол, фенидон в разных сочетаниях. Всего нами было апробировано 14 составов проявителей для каталитического усиления сигнала серебряного золя. Результаты испытаний показали, что проявители, содержащие метол, развивали высокую оптическую плотность: исследуемые сыворотки крови, содержащие специфические антитела, проявлялись в виде серокоричневых пятен различной интенсивности в зависимости от количественного содержания антител. В то же время остальные проявители давали светлые, малоконтрастные отложения. В связи с этим в экспериментах мы использовали проявитель, содержащий метол.
Используя сконструированный иммунодиагностикум, исследовано в ДИА с коллоидным серебром 215 проб сывороток крови больных различными формами сифилиса, 55 - обследуемых на сифилис. Контрольной группой служили сыворотки крови 70 лиц, свободных от сифилитической инфекции. Эти же сыворотки параллельно оценивались в МР. Результаты испытаний несомненно свидетельствуют о высокой чувствительности разработанного диагностикума. Так, у 157 (73%) больных обнаруживались антитрепонемные Ат в титрах 1:400, у 58 (27%) человек - 1:800, в то же время как из 215 больных, обследованных в МР, лишь у 165 (77,3 %) больных отмечен положи-тельный результат. Из 55 больных обследуемых на сифилис у 40 (72%) титр сывороток в ДИА был равен 1:400, у 5 (9%) - 1:800, у 10 (18,2%) - отрицательный результат. Реакция микропреципитации с кардиолипиновым антигеном у 45,7% обследуемых (25 человек) была отрицательной. Специфичность иммунодиагностикума на основе коллоидного серебра подтверждена при исследовании 70 сывороток крови лиц, свободных от сифилитической инфекции.
Таким образом, нами сконструирован высокочувствительный и высокоспецифичный иммунодиагностикум для ДИА с использованием комплексного трепонемного антигена, меченного частицами коллоидного серебра. Этот тест, в сравнении с традиционными серологическими реакциями на сифилис, более чувствителен, экспрессен, экономичен и свидетельствует о перспективности использования ДИА со специфическим антигеном трепонем, меченным коллоидным серебром, в качестве экспрессного ультрамикрометода лабораторной диагностики сифилиса.