Capacity for formation of biofilm of the mushrooms of sort of candida, distinguished from the mucous membrane of cavity of mouth of patients by a myelosis
- Authors: Kirillova V.P1, Tkach T.M1, Lyamin A.V1, Trunin D.A1, Serazetdinova A.R.1
-
Affiliations:
- Samara state medical University
- Issue: Vol 19, No 5 (2015)
- Pages: 15-18
- Section: Articles
- URL: https://rjdentistry.com/1728-2802/article/view/39373
- DOI: https://doi.org/10.17816/dent.39373
- ID: 39373
Cite item
Full Text
Abstract
Full Text
Введение Бактериальная биопленка - это сложноорганизованная форма существования адгезированных бактерий, продуцирующих внеклеточный матрикс и находящихся в разной степени дифференцировки по физиологическим, морфологическим, генетическим признакам. Их жизнедеятельность регулируется межклеточными сигнальными молекулами. Отсутствие хотя бы одного из вышеперечисленных признаков, характерных именно для биопленок, свидетельствует лишь о разной степени адгезии бактерий [6]. По данным Национального института здоровья (NIH) США, биопленки имеют большое клиническое значение, определяя более 80% инфекционных процессов в полости рта человека [1]. Практически все бактерии и грибы в ротовой полости человека образуют биопленки и входят в их состав. Свойства бактерий внутри сообщества значительно отличаются от таковых у изолированных клеток [1]. В биопленках по сравнению с планктонными культурами бактериальные клетки характеризуются измененным спектром экспрессии генов и обладают повышенной устойчивостью к факторам внешней среды, антимикробным химиопрепаратам, фагоцитозу. Биопленка представляет собой единый многоклеточный организм с присущим ему циклом развития, кооперативным поведением составляющих его особей, которое координируется системой Quorum Sensing (QS), основанной на продукции сигнальных молекул или аутоиндукторов и способности бактерий воспринимать эти сигналы [12]. Было показано, что эти сигнальные молекулы ингибируют пролиферацию Е-клеток и на фоне продолжающейся секреции интерлейкина 2 (ИЛ-2) обеспечивают цитостатический эффект, что в итоге способствует колонизации возбудителя, особенно в организме иммунокомпрометированных пациентов [7]. На процесс формирования биопленок и их свойства влияют факторы окружающей среды и макроорганизма, и наиболее важными из них являются физико-химические свойства (pH, соленость, осмолярность и т. д.), наличие питательных веществ, межклеточная коммуникация посредством специфических ауторегуляторов и др. [11, 17]. Образование биопленки является механизмом защиты от факторов агрессии внешней среды и иммунной системы человека, что позволяет рассматривать способность к образованию биопленок как один из факторов патогенности, который реализуется в определенных условиях [6]. Однако нередко биопленки формируются при колонизации слизистых оболочек различными патогенными потенциально патогенными микроорганизмами, в том числе Neisseria meningitides, Pseudomonas aeruginosa, Streptococcus pneumoniae, Staphylococcus aureus, Enterococcus faecalis и другими, что может привести к хроническому воспалению, маркерами которого являются наличие в очаге макрофагов, лимфоцитов, пролиферация соединительной ткани, накопление матрикс- ных протеинов и усиление ангиогенеза [5, 16]. Отдельного внимания заслуживают грибы рода Candida в составе биопленок. Являясь условно-патогенными микроорганизмами, вызывающими оппортунистическую инфекцию, особенно при наличии дефекта защиты организма, они образуют ассоциации с бактериями, усиливающими агрессивные свойства грибов. При формировании микстинфекции дрожжевые грибы находятся в симбиотических взаимоотношениях с разнообразными представителями грампозитивных и грамнега- тивных бактерий, а также других видов микромицетов [13]. Особо тяжелая клиническая картина присоединившейся вторичной инфекции наблюдается у пациентов с ослабленным иммунным статусом, в частности у страдающих хроническим миелолейкозом. Наиболее часто диагностируемым стоматологами осложнением у данной категории больных является кандидоз слизистой оболочки полости рта, особенно в период цитостатического лечения. Однако проводимая терапия кан- дидоза зачастую оказывается неэффективной, что может быть, во-первых, связано с наличием факторов устойчивости грибов рода Candida, в частности с их способностью к пленкообра- зованию, и во-вторых, выбор лекарственного препарата осуществляется без учета ассоциативных связей грибов Candida c другими представителями микробиоценоза полости рта. Так, бактерии, существующие в составе биопленок, в 100-1000 раз менее чувствительны к действию антимикробных химиопрепаратов, чем планктонные клетки того же вида [2, 4, 5]. У грибов, в частности у C. albicans, в 10-32 раза повышается устойчивость к амфотерецину В и в 2-4 раза к флуконазолу [14]. Более того, биопленочная инфекция редко устраняется иммунной системой хозяина: клетки в составе биопленок освобождают антигены, стимулируют продукцию антител и приобретают устойчивость к защитным механизмам. Иммунный ответ хозяина может даже стать причиной повреждения тканей самого хозяина, окружающих пораженный участок [15, 18]. Среди механизмов, лежащих в основе резистентности бактериальных биопленок, различные исследователи рассматривают инактивацию антибиотиков внеклеточными полимерами или ферментами; замедление метаболизма и скорости роста микроорганизмов в биопленке (что вызывает ускоренную диффузию из нее антибактериальных препаратов); экспрессию генов резистентности. Имеются также данные о наличии в биопленках особых «персистирующих» клеток, образующихся в определенной стадии роста культуры и обусловливающих повышенную устойчивость популяций к токсическим агентам и антимикробным веществам [3, 7, 8]. Большую роль в резистентности клеток биопленки к крупным белковым молекулам и антимикробным пептидам играет матрикс биопленки, который представляет собой диффузионный барьер для молекул антимикробных веществ [9]. Имеются также данные о том, что клетки в биопленке растут значительно медленнее, чем планктонные, и в результате этого медленнее усваивают антибактериальные препараты [2, 7]. Фактически все антибактериальные препараты более эффективны против быстро растущих клеток, а уменьшение метаболической активности и соответственно скорости роста и деления существенно влияет на восприимчивость микроорганизмов к действию антибактериальных агентов [10]. Однако рутинные методы определения чувствительности к антимикотическим препаратам, которые применяются для небиопленочных микробов, не могут дать адекватную оценку резистентности микробов, находящихся в глубоких слоях биопленок. Цель работы - исследовать пленкообразующую активность грибов рода Candida, выделенных со слизистой оболочки полости рта, и их антимикотикорезистентность у больных хроническим миелолейкозом и пациентов контрольной группы. Материал и методы Исследование проводилось на базе отделения гематологии №2 и микробиологического отдела клинико-диагностической лаборатории клиник ГБОУ ВПО СамГМУ. В ходе работы обследовано 30 больных хроническим миелолейкозом в возрасте от 27 до 78 лет, из них 19 мужчин и 11 женщин. Контрольную группу составили 15 человек с клиническими проявлениями кандидоза слизистой оболочки полости рта без патологии системы крови. В работе использованы микробиологический и микроскопический методы исследования. Сбор и транспортировку материала от пациентов осуществляли в соответствии с требованиями МУ 4.2.2039-05 «Техника сбора и транспортирования биоматериалов в микробиологические лаборатории». Сбор проб со слизистой оболочки ротовой полости проводили утром натощак после утреннего туалета ротовой полости ( чистки зубов пастой без бактерицидных или бактериостати- ческих добавок и ополаскивания рта теплой кипяченой водой). Для сбора материала использовали зонд-тампоны из транспортировочных пробирок со средами для хранения и транспортировки биологического материала для микробиологического исследования. Материал тщательно собирали сухим стерильным ватным зонд-тампоном со слизистой оболочки щек, основания языка и десен. Материал доставлялся в лабораторию в течение суток в изотермических условиях при комнатной температуре. Пленкообразующую способность грибов рода Candida определяли на пластиковых планшетах по следующей методике: культуры выращивали на кровяном агаре, суточные культуры переносили в лунки с пептонным бульоном (на 1 штамм - 1 планшет) (рис. 1 на вклейке), инкубировали 24 ч в термостате, замещали содержимое лунок 200 мкл 0,1% спиртового раствора фуксина и инкубировали при комнатной температуре 45 мин. Интенсивность окрашивания биопленки оценивали на фотоколориметре Пикон при длине волны 490 нм. Количественной оценкой степени образования биопленки были значения оптической плотности (рис. 2 на вклейке). Результаты и обсуждение В клинической группе больных хроническим миелолейко- зом диагноз кандидоза подтвержден лишь в 37% случаев, что указывает на значительное несоответствие типичной картины кандидоза слизистой оболочки полости рта данным микробиологического исследования. В контрольной группе подобное соответствие наблюдалось в 70% случаев. Полученные данные объясняют неэффективность проводимой антимикотической терапии и указывают на появление новой проблемы - своеобразной мимикрии бактериальной флоры полости рта. Исследование пленкообразующей активности грибов рода Candida у больных хроническим миелолейкозом позволило выявить их сравнительно низкую адгезивную способность (у всех штаммов, за исключением одного, показатели ниже 0,5), что говорит об отсутствии способности к образованию биопленок (рис. 3). На наш взгляд, подобное явление связано с угнетением неспецифической резистентности организма на фоне хронического миелолейкоза. Аналогичное исследование у пациентов контрольной группы выявило практически у всех штаммов показатели плотности выше 0,5, что говорит о способности грибов Candida образовывать биопленки с высокими адгезивными свойствами (рис. 4). Учитывая вышесказанное, вполне разумно сделать вывод о том, что у иммунокомпрометированных больных, в частности у больных хроническим миелолейкозом, при подозрении на кандидоз слизистой оболочки полости рта нет необходимости в дополнительном исследовании пленкообразующей способности грибов рода Candida. Тем самым одной современной проблемой у данной категории больных можно пренебречь и уделить внимание другой - несоответствию клинической картины кандидоза слизистой оболочки полости рта у больных хроническим миелолейкозом данным микробиологического исследования. Выделенные штаммы грибов рода Candida нуждаются в определении чувствительности к антимикотиче- ским препаратам. Выявленная же многочисленная негрибковая флора у данной категории больных требует исследования как пленкообразующей способности, так и чувствительности к антибактериальным препаратам.About the authors
V. P Kirillova
Samara state medical UniversityDepartment of stomatology Department of therapeutic stomatology Department of General and clinical Microbiology, immunology and Allergy 443099, Samara
T. M Tkach
Samara state medical UniversityDepartment of stomatology Department of therapeutic stomatology Department of General and clinical Microbiology, immunology and Allergy 443099, Samara
A. V Lyamin
Samara state medical UniversityDepartment of stomatology Department of therapeutic stomatology Department of General and clinical Microbiology, immunology and Allergy 443099, Samara
D. A Trunin
Samara state medical UniversityDepartment of stomatology Department of therapeutic stomatology Department of General and clinical Microbiology, immunology and Allergy 443099, Samara
Anastasiya Ravil’evna Serazetdinova
Samara state medical University
Email: serazetdinova-a@mail.ru
Department of stomatology Department of therapeutic stomatology Department of General and clinical Microbiology, immunology and Allergy 443099, Samara
References
- Валышев А.В., Валышева И.В., Гейде И.В. Образование биопленок фекальными штаммами энтеробактерий и дрожжевых грибов рода Candida. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2009; 4: 44-46.
- Заславская Н.В., Артеменко Н.К., Чижевская М.М. и др. Особенности выживаемости бактерий в микробных сообществах. Клиническая микробиология антимикробной химиотерапии. 2000; 5: 2-19.
- Белобородова Н.В., Байрамов И.Т. Роль микробных сообществ или биопленок в кардиохирургии. Режим доступа: www. pasteur - nii.spb.ru/news/global_news/2009/05/22/events34896/.
- Тец В.В., Заславская Н.В. Выживаемость бактерий, растущих диффузно и образующих газон, в присутствии гентамицина и ионов металлов. Труды PAEH. 2000; 77-82.
- Гордеева С.В. и др. Иммунобиологические особенности бактериальных клеток медицинских биопленок. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2010; 4: 98-105.
- Лямин А.В., Боткин Е.А., Жестков А.В. Проблемы в медицине, связанные с бактериальными пленками. Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. 2012; 4: 268-75.
- Brooun A., Liu S., Lewis K. Adose-responsestudy of antibiotic resistance in Pseudomonas aeruginosa biofilms. Antimicrob. Agents Chemother. 2000; 44: 640-6.
- Николаев Ю.А., Плакунов В.И. Биопленка - «город микробов» или аналог многоклеточного организма? Микробиология. 2007; 76 (2): 149-63.
- Вардуни Т.В. и др. Стратегические подходы к лечению бактериальных инфекций, вызванных бактериальными биопленками. Валеология. 2010; 1: 32-9.
- Amorena B.E., MonzonGracia M., Leiva J. Antibiotic susceptibility assay for Staphylococcus aureus in biofilms developed in vitro. J. Antimicrob. Chemother. 1999; 44: 43-55.
- Karen I., Kaldalu N., Spoering A. et al. Persister cells and tolerance to antimicrobials. Fems Microbiol. Lett. 2004; 234 (1): 187.
- Ильина Т.С., Романова Ю.М., Гинцбург А.Л. Биопленки как способ существования бактерий в окружающей среде и организме хозяина: феномен, генетический контроль и системы регуляции их развития. Генетика. 2004; 40(11): 1-12.
- Сергеев А.Ю., Сергеев Ю.В. Кандидоз. Природа инфекции, механизмы агрессии и защиты, лабораторная диагностика, клиника и лечение. М.: Триада-Х; 2001.
- Чеботарь И.В., Паршиков В.В. Исследование действия антимикотических препаратов на биопленки, сформированные грибами рода Candida. Акушерство и гинекология. 2013; 5: 98-102.
- Романова Ю.М. и др. Биопленки патогенных бактерий и их роль в хронизации инфекционного процесса: поиск средств борьбы с биопленками. Вестник Российской академии медицинских наук. 2011; 10: 31-9.
- O. Tolle G.A., Kaplan A.H., Kotler R. Biofilm formation as microbial development. Ann. Rev. Microbiol. 2000; 4: 49-76.
- Grannoum M., O`Toole G.A., eds. Microbial Biofilms. Washington: ASM Press; 2004.
- Harriott M.M., Lilly E.A., Rodriguez T.E., Fidel P.L., Jr., Noverr M.C. Candida albicans forms biofilms on the vaginal mucosa. Microbiology. 2010; 156(Pt12): 3635-44.