НОВЫЕ ПЕРСПЕКТИВНЫЕ СОРБЕНТЫ НА ОСНОВЕ

ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
НОВЫЕ ПЕРСПЕКТИВНЫЕ СОРБЕНТЫ НА…
113
УДК 616.94-022:611.018.5:615.033.1
Н.Ю. Анисимова1, В.А. Даванков2, М.И. Будник1, Т.С. Спирина2, М.В. Киселевский1
НОВЫЕ ПЕРСПЕКТИВНЫЕ СОРБЕНТЫ НА ОСНОВЕ ПОЛИСТИРОЛА,
СПОСОБНЫЕ ЭЛИМИНИРОВАТЬ МИКРООРГАНИЗМЫ ИЗ КРОВИ
1
РОНЦ им. Н.Н. Блохина РАМН, Москва
2
Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН, Москва
Контактная информация:
Анисимова Наталья Юрьевна, канд. биол. наук, старший научный сотрудник лаборатории клеточного иммунитета НИИ экспериментальной диагностики и терапии опухолей
адрес: 115478, Москва, Каширское шоссе, 24; тел. +7(926)264-20-36;
e-mail: [email protected]
Статья поступила: 26.07.2010, принята к печати 16.09.2010.
Резюме
В настоящем исследовании оценена способность пористых полистирольных сорбентов Стиросорб 414,
Стиросорб 516, Стиросорб 514 элиминировать из крови грамположительные и грамотрицательные микроорганизмы. Кровь, в которую ввели бактериальную взвесь, пятикратно пропускали под давлением через макет гемосорбционной колонки, заполненный тестируемым сорбентом, и производили посев на чашки с плотной питательной средой.
Выявленное значительное снижение колониеобразования St.aureus в гемокультуре после гемосорбции
(на 51–88 %) с высокой степенью вероятности может рассматриваться как результат связывания с использованным сорбентом бактериальных клеток, т.е. их элиминации из крови. Эффект торможения колониеобразования
K. pneum. pneumoniae после контакта крови с сорбентом был выражен менее ярко и не превышал 10 %. Среди
протестированных сорбентов наиболее эффективен Стиросорб 414.
Полученные данные позволяют рассматривать сверхсшитые полистиролы ряда Стиросорб в качестве
перспективных гемосорбентов для лечения больных сепсисом.
Ключевые слова: сорбент, стиросорб, бактерии, сепсис, гемосорбция.
N.Yu. Anisimova1, V.A. Davankov2, M.I.Budnik1, T.S. Spirina2, M.V. Kiselevsky1
NEW PERSPECTIVE SORBENTS BASED ON POLYSTYRENE,
CAPABLE OF TO ELIMINATE OF MICROORGANISMS FROM BLOOD
1
N.N. Blokhin Russian Cancer Research Center of RAMS, Moscow
2
A.N. Nesmeyanov Institute of Organoelement Compounds RAS, Moscow
Abstract
In this study we have estimated the ability of porous polystyrene sorbents Styrosorb 414, Styrosorb 516, Styrosorb 514 to eliminate grampositive and gramnegative microorganisms from blood. Blood containing a bacterial suspension was passed under the pressure through the hemosorption column model with tested sorbent, and seeded in complete medium on dishes.
The significant decrease of St. aureus colony-formation ability haemoculture after hemosorption (51–88 %) can
be considered as a result of bacterial binding to the used sorbents, i.e. elimination of bacteria from blood. The inhibition
of colony-forming ability by K. pneum. pneumoniae after a blood-sorbent contact was less obvious and did not exceed
10 %. Stirosorb 414 was the most effective among the tested sorbents.
The obtained dates allow to consider the hypercrosslinked polystyrene of the series Styrosorb as perspective
haemosorbents for treatment of patients with sepsis.
Key words: Sorbent, styrosorb, bacteria, sepsis, hemosorption.
Введение
В настоящее время зреет убеждение, что в
комплексном лечении сепсиса лечебные мероприятия системного характера (антибактериальная и
иммунная терапия) могут быть выгодно дополнены
методами экстракорпоральной детоксикации.
В частности, накоплено достаточно большое
количество сообщений о благоприятном влиянии
на состояние больных с сепсисом своевременной
процедуры гемосорбции [6; 7].
Эта процедура не только способствует улучшению реологических свойств крови, но и значительно снижает содержание в системном кровотоке
триггерных факторов воспаления (бактериальные
эндотоксины, цитокины) [8; 9]. Кроме того, имеются данные, что некоторые сорбенты способны
№ 4/том 9/2010
прочно иммобилизировать на своей поверхности
бактериальные клетки [3]. Все вышеизложенное
указывает на необходимость поиска новых сорбентов, эффективных в случае лечения больных с сепсисом за счет удаления бактериальных клеток из
кровотока пациента.
Одним из перспективных направлений в
этом плане представляется использование в качестве гемосорбентов сверхсшитых полистиролов, способность которых элимировать из биологических
жидкостей соединения с самыми различными физико-химическими свойствами была убедительно
продемонстрирована [1; 2; 4; 5]. Целью настоящего
исследования являлось изучение способности новых пористых полистирольных сорбентов ряда
Стиросорб иммобилизировать различные микроорганизмы из физиологических жидкостей.
РОССИЙСКИЙ БИОТЕРАПЕВТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ
114
ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
Материалы и методы
Все тестируемые сорбенты (Стиросорб 414,
Стиросорб 516, Стиросорб 514) представляли собой
гранулы диаметром 0,3–1,0 мм с развитой внутренней
структурой. Подготовка сорбентов к исследованию
включала 3-кратное промывание этанолом, стерильными водой и физиологическим раствором хлорида
натрия. Подготовленными сорбентами (10 г) набивали
макеты гемосорбционных колонок. Для исследований
использовали взвеси 20-часовых бактериальных культур. Разведение взвесей соответствовало 0,5 единицы
по шкале мутности McFarland. В пробирки с кровью
здоровых доноров (450 мл) вводили по 5 мл взвеси
грамположительных (St. aureus) и грамотрицательных
микроорганизмов (K. pneumoniae pneumo-niae). Подготовленную таким образом кровь 5-кратно пропускали
под давлением через макеты гемосорбционных колонок, заполненных тестируемыми сорбентами. Далее
производили посев на чашки с плотной питательной
средой равных объемов крови после процедуры гемосорбции (ГС) и крови, не подвергавшейся контакту с
сорбентом. Кровь, содержащую St. aureus, высевали на
маннит-солевой агар (Panadisa, Испания), а содержащую K. pneum. pneumoniae – на среду Эндо (Panadisa,
Испания). Все работы производили с соблюдением
условий стерильности. Учет результатов проводили
через 24 ч, вычисляя показатель торможения колониеобразования (ТКО) гемокультуры после ГС по формуле:
ТКО 
КК послеГС
 100 , где
КК контроль
КК – среднее количество колоний в 1 см3 поверхности зоны
культурального роста (расчет не менее чем по 10 квадратам).
Результаты и обсуждение
Для определения способности полистирольных
сорбентов удерживать клетки бактерий из крови пациентов был использован сравнительный анализ количества колоний микроорганизмов, сформировавшихся на поверхности плотной питательной среды
при высевании на нее равных объемов крови, содержащей бактериальные клетки, до и после контакта
крови с сорбентом. Поскольку бактериальная колония
является результатом деления одной клетки, называемой колониеобразующей, уменьшение количества
колоний после ГС можно расценивать как результат
иммобилизации микроорганизмов сорбентом. Различия в интенсивности роста колоний гемокультуры St.
aureus на маннит-солевом агаре при высевании образцов крови до и после ГС на разных сорбентах проиллюстрированы на рис. 1. В контрольном опыте рост
бактериальной культуры за счет утилизации маннита,
содержащегося в питательной среде, приводит к
сдвигу pH среды в кислую сторону и соответственно
к изменению цвета агара с розового на желтый. В
культуре крови после контакта с испытуемыми сорбентами наблюдается снижение колониеобразования
St. aureus, что проявляется в существенно меньшем
изменении первоначального розового цвета агара.
Количественная оценка обнаруженного эффекта ТКО
двух гемокультур после ГС приведена на рис. 2.
НОВЫЕ ПЕРСПЕКТИВНЫЕ СОРБЕНТЫ НА…
Представленные данные демонстрируют значительное уменьшение колониеобразования St. aureus после очистки крови в процессе ГС. Наиболее значительной задержки колониеобразования (на 88 %) удалось
достичь в результате очистки крови Стиросорбом 414.
Контакт крови с сорбентами Стиросорб 516 и Стиросорб
514 также приводил к резкому снижению количества
выросших колоний (на 63 и 51 % соответственно). Это
свидетельствует о значительном снижении количества
колониеобразующих единиц грамположительных микроорганизмов, оставшихся в крови после фильтрации
через слой тестируемых сорбентов. В то же время результат очистки крови от физиологически активных
грамотрицательных бактерий с применением тестируемых сорбентов был гораздо более скромным. Наибольший эффект (ТКО = 21 %) был достигнут в результате
применения для гемосорбции Стиросорба 414. В остальных случаях эффект снижения колониеобразования
был выражен слабее (10 и 2 % для Стиросорб 516 и Стиросорб 514 соответственно). В настоящее время сверхсшитые полистирольные сорбенты могут рассматриваться как наиболее перспективные неспецифические
гемосорбенты, обладающие хорошей гемосовместимостью и высокой сорбционной активностью по отношению к низкомолекулярным химическим веществам и
белкам типа цитокинов. В структуре сорбентов полистирольного класса удается создать поры, сопоставимые
с размерами бактериальных клеток, но существенно
меньшие размеров форменных элементов крови. В результате проведенных исследований был выявлено
уменьшение количества колониеобразующих единиц St.
aureus и K. pneum. pneumoniae при контакте содержащих
бактерии образцов крови с тремя образцами материалов
на основе сверхсшитых полистиролов ряда Стиросорб.
Данные микроорганизмы характеризуются различными
размерами, формой, структурными и биохимическими
характеристиками внешней мембраны и, вероятно,
именно этим был обусловлен различный эффект применения тестирумых сорбентов к данным культурам. Выявленное значительное снижение колониеобразования
(на 51–88 %) St. aureus – мелких 0,5×1,0 мкм кокков –
после ГС с высокой степенью вероятности может рассматриваться как результат связывания бактериальных
клеток с сорбентом, т.е. их элиминации из крови. Кроме
того, проведенные нами эксперименты позволяют сделать вывод о том, что сорбенты ряда Стиросорб, повидимому, могут связывать также и грамотрицательные
бактерии, хотя выявленный эффект и не был столь же
ярким, как на модели стафилококка.
Эти данные были получены на взвеси K.
pneum. pneumoniae – грамотрицательной, мелкой (0,5–
0,8 × 1–2 мкм) бактерии, способной к образованию
капсулы, что вероятно может препятствовать сорбции
этого микроорганизма на гранулах испытанных трех
образцов Стиросорба.
Заключение
Таким образом, полученные в настоящей работе данные о способности сверхсшитых полистиролов элиминировать из крови микроорганизмы еще
дают дополнительные основания рассматривать сорбенты ряда Стиросорб в качестве перспективных
гемосорбентов для лечения больных сепсисом.
Литература
1.
2.
Елизаров Д.П., Елькин А.И., Даванков В.А. и др. Экспериментальное изучение сорбционной активности распространенных адсорбентов // Эфферентная терапия − 2003. − 9(3). − С. 58–61.
Елизаров Д.П., Елькин А.И., Даванков В.А. и др. Изучение сорбционной активности адсорбентов в эксперименте
// Токсикологический вестник. − 2003. − №2. − С. 18–21.
(Окончание см. на стр. 126)
№ 4/том 9/2010
РОССИЙСКИЙ БИОТЕРАПЕВТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ