Характеристика микросимбиоценоза миндалин больных

БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
Характеристика микросимбиоценоза
миндалин больных тонзиллитом, здоровых
и бактерионосителей с учётом особенностей
принятых сигналов ассоциантами
по модификации факторов патогенности
Б.Я. Усвяцов, д.м.н., профессор, Институт клеточного
и внутриклеточного симбиоза УрО РАН; Ю. А. Хлопко,
к.т.н., Оренбургский НЦ УрО РАН; А. М. Осипова, к.т.н.,
Оренбургский ГАУ
Структурно-функциональное состояние
микросимбиоценоза биотопов тела человека
может иметь важное значение для гомеостаза
хозяина [1]. Формирование и стабильность
микросимбиоценоза определяются групповым
поведением в бактериальных популяциях, связанным с межклеточным взаимодействием [9].
Межбактериальные взаимодействия определяются сигналами, которыми обмениваются
штаммы-симбионты внутри одного биотопа [8].
В результате межмикробных связей формируются биоплёнки, в которых меняются свойства
бактерий, в частности, в 50–500 раз повышается
резистентность к антибиотикам [2]. В предыдущих исследованиях были изучены особенности
сигналов, отданных штаммами-ассоциантами
своим симбионтам на модификацию факторов
патогенности и персистенции, что позволило
определить иерархическую структуру микросимбиоценоза, прогнозировать его стабильность
[3, 4]. Вместе с тем, не меньшее значение в
механизме формирования и динамике микросимбиоценоза могут иметь принятые штаммамиассоциантами сигналы от своих симбионтов.
Целью настоящего исследования явилась
количественная и качественная характеристика
принятых штаммами-симбионтами сигналов
по модификации факторов патогенности и её
значение в патогенезе инфекционного процесса.
Материалы и методы. Межмикробные взаимодействия были исследованы у 455 штаммов
микроорганизмов, выделенных из 100 биоценозов на слизистой оболочке миндалин больных
хроническим тонзиллитом, бактерионосителей
Staphylococcus aureus и Streptococcus pyogenes и
здоровых лиц. Из разных биоценозов высевали
от двух до шести бактерий-ассоциантов, относящихся к родам Staphylococcus, Streptococcus,
Aerococcus, Micrococcus, Neisseria, Bacillus,
Enterobacter, Versinia, Klebsiella и др. Микроорганизмы идентифицировали до рода и вида по
морфологическим, культуральным и биохимическим свойствам с использованием тест-систем
фирмы LACHEMA (Чехия). Чашечным мето-
дом изучались межмикробные взаимодействия
ассоциантов внутри каждого биоценоза [5].
Особенности межмикробных взаимодействий
оценивали по модификации (усиление или подавление) следующих свойств: гемолитической
(ГА), лецитовителлазной (ЛецА), лизоцимной
(ЛА), антилизоцимной (АЛА) активности, а
также по изменению роста симбионта. ГА,
ЛецА, ЛА определяли чашечным методом [6];
АЛА и динамику роста – фотометрическим
методом [7].
По количеству, информативности и направленности отданных сигналов штаммамисимбионтами определяли иерархическую структуру микросимбиоценоза: штаммы с высоким,
средним и низким уровнем коммуникативной
активности; штаммы-лидеры, помощники лидера, антагонисты лидера, пассивные симбионты
[3, 4]. Анализ принятых сигналов штаммамисимбионтами был проведён с учётом иерархической структуры микросимбиоценоза.
Кроме того, каждую из рассматриваемых
групп («здоровые», «больные», «бактерионосители») дифференцировали на две подгруппы:
«здоровые» – стабильно здоровые и группа риска
(возможно заболевание); «больные» – стойкая
ремиссия и рецидив (обострение патологического процесса); «бактерионосители» – резидентные
(длительность 3 мес. и более) и транзиторные
(кратковременные).
Результаты и обсуждение. В микросимбиоценозе миндалин здоровых лиц (рис. 1) в группе
риска наибольшее число сигналов принимали
штаммы-антагонисты (51,8% против 7,1% при
стабильном здоровье), причём высокий процент
принятых сигналов был как на усиление свойств
(47,2% против 21,3%), так и на их подавление
(53,9% против 5,6%). Помощники лидера и
пассивные симбионты максимальное количество сигналов принимали в микросимбиоценозе
миндалин у стабильно здоровых (55,4% против
20,8% и 26,3% против 8,9% соответственно по
отношению к группе риска).
Преобладали сигналы на подавление свойств.
В микросимбиоценозе миндалин больных
хроническим тонзиллитом (рис. 2) больше всего
сигналов было принято помощниками лидера
(45,1–70,3%), причём при рецидиве болезни
преобладали сигналы, принятые на усиление
342
БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
% 70
60
57
55,4
53,9
51,8
47,2
50
40,4
40
30
20
26,4
18,5
23,4
21,3
20,8
19,1
17
18,3
14,9
11,2
10,8
10
1
2
3
Лидеры
1
2
3
8,7
5,6
1
Помощники лидера
9,4
8,9
7,1
0
26,6
26,3
2
3
1
Антагонисты
2
Пассивные
3
Участники биоценоза
– здоровые (группа риска)
– здоровые
Рис. 1 – Распределение принятых сигналов по модификации свойств между участниками симбиоза
миндалин у здоровых лиц (%):
1 – всего принято сигналов; 2 – принято сигналов на усиление свойств;
3 – принято сигналов на подавление свойств (p<0,05)
% 80
72,5
70,3
70
63,7
60
49,2
50
45,1
41,5
40
29,8
30
26,5
20
22,8
22,6
21,2
17,4
17,8
19,9
17,8
17,3
10,7
8,3
10
8,8
7,2
5,5
1,6
0
1
2
Ʌɢɞɟɪɵ
3
1
2
3
1
ɉɨɦɨɳɧɢɤɢ ɥɢɞɟɪɚ
2
3
Ⱥɧɬɚɝɨɧɢɫɬɵ
1
1,9
0,7
2
ɉɚɫɫɢɜɧɵɟ
3
ɍɱɚɫɬɧɢɤɢ ɛɢɨɰɟɧɨɡɚ
– ɪɟɰɢɞɢɜ ɛɨɥɟɡɧɢ
– ɪɟɦɢɫɫɢɹ ɛɨɥɟɡɧɢ
Рис. 2 – Распределение принятых сигналов по модификации свойств между участниками симбиоза
на миндалинах больных хроническим тонзиллитом (%):
1 – всего принято сигналов; 2 – принято сигналов на усиление свойств;
3 – принято сигналов на подавление свойств (p<0,05)
свойств (49,2%), а при ремиссии – на подавление
свойств (72,5%).
В микросимбиоценозе миндалин бактерионосителей (рис. 3) штаммы-антагонисты принимали сигналы только при транзиторной форме
носительства, преобладали сигналы, принятые
на усиление свойств (43,8% против 24,6% на
подавление). Максимальное количество сигналов было принято помощниками лидера при
резидентном бактерионосительстве (65,8%),
преобладали сигналы на подавление свойств
(68,7%).
343
БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
% 80
68,7
65,8
70
60
51,5
50
43,8
40
33,3
32,7
30
27,7
23,8
23,1
22,9
24,6
23,1
20
24,6
21,9
18,8
20,4
15,2
12,2
19,6
14,5
11,7
10
0
0
0
1
2
Ʌɢɞɟɪɵ
3
1
2
3
1
ɉɨɦɨɳɧɢɤɢ ɥɢɞɟɪɚ
0
2
3
Ⱥɧɬɚɝɨɧɢɫɬɵ
1
2
ɉɚɫɫɢɜɧɵɟ
3
ɍɱɚɫɬɧɢɤɢ ɛɢɨɰɟɧɨɡɚ
– ɪɟɡɢɞɟɧɬɧɨɟ ɧɨɫɢɬɟɥɶɫɬɜɨ
– ɬɪɚɧɡɢɬɨɪɧɨɟ ɧɨɫɢɬɟɥɶɫɬɜɨ
Рис. 3 – Распределение принятых сигналов по модификации свойств между участниками симбиоза
на миндалинах бактерионосителей (%):
1 – всего принято сигналов; 2 – принято сигналов на усиление свойств;
3 – принято сигналов на подавление свойств (p<0,05)
Сходные закономерности обнаружены при
анализе распределения принятых сигналов между
участниками биоценоза при расчёте числа принятых сигналов на 1 штамм.
Выводы. Таким образом, анализ частоты, количества и направленности принятых сигналов
в микросимбиоценозах «здоровых», «больных»
и «бактерионосителей» показал определённые
особенности их спектра в зависимости от формы
и течения инфекционного процесса и прогноза
состояния микросимбиоценоза.
В микросимбиоценозе миндалин здоровых
лиц в группе риска штаммов-антагонистов была
высокая частота принятия от симбионтов сигналов, как усиливающих, так и подавляющих
факторы патогенности и персистенции, что
свидетельствовало о дисбалансе в межмикробных взаимодействиях и возможности развития
болезни.
При стабильном здоровье помощники лидера чаще принимали сигналы на подавление
биологических свойств, что свидетельствовало
о стабильности биоценоза. Подтверждением
данного положения явилось то, что штаммылидеры в группе риска получали в 1,7 раза
больше сигналов на модификацию свойств, чем
у стабильно здоровых лиц.
В микросимбиоценозе больных хроническим
тонзиллитом особенности поведенческих реакций ассоциантов могут свидетельствовать о прогнозе течения болезни. При рецидиве болезни
в биоценозе преобладали сигналы, принятые на
усиление факторов патогенности и персистенции
у штамммов-симбионтов: на усиление ГА в 4,3
раза, АЛА – в 1,7 раза, усиление роста – в 3
раза чаще, чем в биоценозе миндалин больных
со стойкой ремиссией. Среди участников биоценоза больше всего сигналов было принято
помощниками лидера, причём при рецидиве
преобладали сигналы на усиление свойств как
по количеству (49,2%), так и по числу сигналов
на штамм: 4,1 против 1,6 сигн./штамм при ремиссии. Также преобладало число сигналов на
усиление у лидеров: 3,3 против 1,3 сигн./штамм
при ремиссии.
В микросимбиоценозе миндалин бактерионосителей при транзиторном типе преобладали сигналы, принятые на усиление свойств
штаммов-симбионтов, причём на усиление ГА –
в 2,5 раза чаще, ЛА – в 17,8 раз чаще, усиление
роста – в 7 раз чаще, чем при резидентном типе
носительства. Штаммы-антагонисты принимали
сигналы только при транзиторном бактерионосительстве – преобладали сигналы на усиление
свойств по частоте и числу сигналов на штамм
(43,8% и 2,3 сигн./штамм). При резидентном
бактерионосительстве наибольшее количество
сигналов было принято помощниками лидера с
преобладающей направленностью на подавление
свойств данной категории штаммов-симбионтов.
Среди принятых сигналов штаммами симбионтами в микросимбиоценозе миндалин у
здоровых лиц наиболее информативными для
прогноза риска заболевания были сигналы на
усиление ГА и подавление ЛА; у больных для
прогноза рецидива – все принятые сигналы на
344
БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
4. Бухарин О.В., Усвяцов Б.Я., Хлопко Ю.А. Структурнофункциональная характеристика микросимбиоценоза
человека // Журнал микробиологии. 2009. № 4. С. 4–8.
5. Бухарин О.В., Усвяцов Б.Я., Хуснутдинова Л.М. Способ диагностики хронического тонзиллита. Патент РФ № 2188422,
2002. 12 с.
6. Бухарин О.В., Васильев Н.В., Усвяцов Б.Я. Лизоцим микроорганизмов. Томск: Изд-во Томского унив-та, 1985. 212 с.
7. Бухарин О.В. Персистенция патогенных бактерий. М.;
Екатеринбург, 1999. 361 с.
8. Gray K.M.Bacterial communication – cell-cell signaling
in bacteria // Trends in Cell Biology. 2000. V. 10. № 5.
Р. 212–213.
9. Gray K.M. Intercellular communication and grоup behavior in
bacteria //Trends in Microbiology. 1997. V. 5. № 5. Р. 184–188.
усиление факторов патогенности и роста; для
дифференциации типов бактерионосительства –
сигналы, принятые на модификацию ГА, ЛА и
роста.
Литература
1. Бухарин О.В., Лобакова Е.С., Немцева Н.В. и др. Ассоциативный симбиоз. Екатеринбург: УрОРАН, 2007. 262 с.
2. Мошкевич И.Р. Микробные биоплёнки при смешанных
инфекциях: автореф. дисс. ... канд. мед. наук. СанктПетербург, 2007. 21 с.
3. Бухарин О.В., Усвяцов Б.Я., Хлопко Ю.А. Медикоэкологические аспекты микросимбиоценоза человека //
Экология человека. 2010. № 8. С. 28–31.
Топография почек немецкой овчарки
О.А. Матвеев, к.б.н., Оренбургский ГАУ
Анализ литературных данных показал, что
топография почек крупного рогатого скота
казахской белоголовой породы, оренбургских
коз, собак различных пород, пушных зверей
клеточного содержания, кошек изучена полно
[1–6].
В доступной литературе сведений о топографии почек собак породы немецкая овчарка нами
не обнаружено. В связи с этим мы поставили
перед собой цель – изучить топографию и синтопию почек собак данной породы.
Материалы и методы. Материалом для исследования служили трупы здоровых собак, доставленные из ветеринарных клиник г. Оренбурга.
Возраст животных определяли по регистрационным записям в журналах клиник. Объектом
исследования служили животные обоих полов
следующих возрастных групп: один – семь дней,
14–20 дней, один – три месяца, два года, три
с половиной года, пять, восемь, девять, десять,
11 и 12 лет. Всего исследовано 17 животных.
Выявляя анатомо-топографические особенности почек, учитывали положение краниального
и каудального концов органа, ориентируясь при
этом на позвоночный край ребра и поперечнорёберные отростки поясничных позвонков.
Изучая синтопию почек собак, рассматривали отношение органов брюшной полости к
медиальному, латеральному краям и дорсальной,
вентральной поверхностям исследуемых органов.
Для более подробного изучения синтопии почек
нами были проведены в сегментальной плоскости
распилы двух замороженных трупов собак породы немецкая овчарка, которые осуществляли
тонкими мелкозубчатыми полотнами.
Результаты исследований. При анализе топографии почек у собак породы немецкая овчарка
нами обнаружено, что краниальный конец левой почки соответствовал границе поперечнорёберных отростков первого – четвёртого
поясничных позвонков, а каудальный конец
располагался на уровне поперечно-рёберных
отростков четвертого – седьмого поясничных
позвонков (табл.).
Варианты топографии почек собак породы немецкая овчарка
Возраст, мес.
n
1–7 дней
14–20 дней
5
1–3
2
24
42
60
96
108
120
132
144
Итого
3
7
17
Левая почка
краниальный
каудальный
конец
конец
L2
L5
L1
L4
L2
L5
L2
L6
L3
L6
L4
L6
L3
L2
L2
L3, L4
L1
L2
L3
L3
L1–L4
L7
L5
L5
L5, L7
L4
L5
L5
L5
L4–L7
345
Правая почка
краниальный
каудальный
конец
конец
L2
L6
13T
L3
L1
L4
L1
L5
L2
L5
L1
L4
12T
L1
L1
L1
13T
L1
13T
L1, 13T
12T–L2
L4
L4
L3
L4
L3
L4
L4
L4
L3–L6