Введение
Микробные популяции отличаются своей многочисленностью, когда в одном биотопе находится одновременно миллиарды особей, составляющих генотипически и фенотипически неоднородную популяцию. В литературе неоднократно высказывалось мнение о том, что исходная гетерогенность популяций возбудителей по биологическим признакам оказывает существенное влияние на возникновение, течение и исход инфекционных заболеваний [4, 7, 9 и др.]. Работами ряда исследователей установлено, что микроорганизмы чувствительны к геомагнитному полю, очень тонко реагируют на любые изменения как магнитного поля в целом, так и его составляющих, что свидетельствует об их высокой и неодинаковой магниточувствительности [3, 6, 10]. В работах по изучению длительного воздействия магнитного поля повышенной напряженности, моделирующего аномальное геомагнитное поле региона Курской магнитной аномалии (уровень напряженности поля в 4-5 раз превышает фоновые значения для других регионов), было продемонстрировано, что характер изменения биологических свойств сальмонелл зависит от уровня напряженности магнитного поля [1]. В опубликованных нами результатах исследований показано, что развитие инфекционного процесса у лабораторных животных в условиях длительного непрерывного влияния магнитного поля повышенной напряженности сопровождается отбором клеток кишечной палочки, обладающих повышенной вирулентностью [5]. Поскольку инфекционный процесс представляет собой взаимодействие микроорганизма с макроорганизмом, то можно предположить, что воздействие на иммунную систему хозяина способно изменить направленность и характер отбора клеток в составе популяции возбудителя.
Цель исследования
Изучить изменения структуры популяции кишечной палочки при внутрибрюшинном заражении мышей, подвергнутых длительному воздействию магнитного поля повышенной напряженности, в условиях применения ликопида.
Материал и методы исследования
Для моделирования воздействия аномального геомагнитного поля региона Курской магнитной аномалии использовалась установка, состоящая из высокостабилизированного источника постоянного тока и колец Гельмгольца с радиусом 1,5 м. Внутри колец создавалось постоянное магнитное поле с индукцией 3х10-4 Тл, вектор которого находился в суперпозиции с вертикальной составляющей вектора геомагнитного поля. Лабораторные животные (мыши CBAхC57BL6) помещались в магнитное поле за 2 недели до начала эксперимента с целью адаптации к условиям среды обитания. Экспериментальная инфекция воспроизводилась путем внутрибрюшинного введения животным взвеси суточной агаровой культуры Escherichiacoli в объеме 0,5 мл. С целью изучения влияния ликопида на биологические свойства кишечной палочки экспериментальным животным с 1-го дня заражения ежедневно внутрижелудочно через зонд 1 раз в день в первой половине дня вводили препарат в жидкой форме. Доза препарата рассчитывалась по стандартным схемам, описанным в рекомендациях, на единицу массы тела животного.
Вскрытие мышей производили спустя 1, 3, 7 и 14 суток после заражения после вывода из эксперимента путем дислокации шейных позвонков. После этого извлекали селезенку, которую взвешивали и гомогенизировали в асептических условиях с добавлением 1 мл изотонического раствора NaCl. Полученную суспензию и ее разведения 1:10 и 1:100 в количестве 0,1 мл высевали на чашки Петри со средой Эндо для выделения популяций кишечной палочки и определения обсемененности ткани почки. В дальнейшем у выросших культур E.coli определяли структуру популяций (100-150 клонов) по выраженности биологических свойств, связанных с вирулентностью и персистенцией. Для этого изучали гемолитическую, фибринолитическую, лизоцимную, антилизоцимную и антикомплементарную активности клонов популяции. Определение гемолитической активности проводилось на чашках с мясо-пептоннымагаром, содержащих 3 % взвеси эритроцитов барана. Изучение фибринолитической активности проводили по усовершенствованному методу Кристи [8]. Определение лизоцимной, антилизоцимной и антикомплементарной активностей проводили по О. В. Бухарину [2].
В качестве контроля использовали данные, полученные на животных, пребывавших при аномальных значениях магнитного поля и не получавших ликопид.
Статистическую обработку и анализ данных проводили с помощью пакета программ MicrosoftOfficeExcel 2007 для Windows 7.
Результаты исследования и их обсуждение
Изучение биологических свойств популяций кишечной палочки, выделенных от экспериментальных животных, показало, что в условиях воздействия аномального магнитного поля с развитием патологического процесса популяция возбудителя становилась более однородной по гемолитической активности - процент гемолитически активных клеток возрастал с 58,0±2,1 % в исходной культуре до 77,6±1,7 - 78,8±1,2 % на 7-14 сутки эксперимента (рис. 1). Достоверная разница в структуре популяций по фибринолитической активности по отношению к исходной культуре отмечалась уже на 7-е сутки инфекционного процесса. Что касается лизоцимной и антилизоцимной активности, то в динамике инфекционного процесса статистически значимых изменений их значений не зарегистрировано.
Рисунок 1. Структура популяций E. coli, выделенных от инфицированных мышей, находившихся в условиях аномального магнитного поля
Изучение микробной обсемененности ткани селезенки показало, что развитие инфекционного процесса в организме мышей в условиях воздействия аномального магнитного поля сопровождалось увеличением показателя к 7-м суткам и в дальнейшем статистически не изменялось (табл. 1).
Таблица 1
Обсемененность селезенки мышей в динамике инфекционного процесса, вызванного кишечной палочкой
|
Условия проведения эксперимента |
Обсемененность по срокам исследования, м.т./мг |
|||
|
1 сутки |
3 сутки |
7 сутки |
14 сутки |
|
|
Искусственное магнитное поле без ликопида |
61,0+7,0 |
1217,0+97,01 |
2107,0+267,01 |
1712,0+301,0 |
|
Искусственное магнитное поле с ликопидом |
76,0+8,0 |
878,0+26,01, 2 |
586,0+35,01, 2 |
379,0+20,01, 2 |
Примечание. Цифрами надстрочного индекса обозначены: 1 - достоверность различий показателей по отношению к значениям предшествующих суток эксперимента; 2 - достоверность различий показателей по отношению к группе сравнения (искусственное магнитное поле без ликопида).
При использовании ликопида у мышей, подвергавшихся длительному воздействию аномального магнитного поля, процент гемолитически активных клеток нарастал к 3-м суткам эксперимента, после чего отмечалось снижение показателя (рис. 2). Такая же динамика отмечалась и в отношении фибринолитической и лизоцимной активности, но изменения в структуре популяции были не столь выражены. Что касается антилизоцимной и антикомплементарной активности, то в отличие от возбудителей, выделенных от мышей, не получавших ликопид, к концу опыта популяция кишечных палочек становилась более гетерогенной по этим признакам. Кроме того, сопоставление данных, полученных от обеих групп лабораторных животных, показало, что в составе популяций E. coli после применения ликопида количество клеток, обладающих данными характеристиками, было ниже, чем без иммуномодулятора.
Рисунок 2. Структура популяций E. coli, выделенных от мышей с экспериментальной инфекцией, находившихся в условиях аномального магнитного поля и получавших ликопид
Что касается обсемененности селезенки животных, то она была наибольшей на 3-и сутки эксперимента и в дальнейшем постепенно снижалась. При этом на всем сроке опыта, за исключением 1-х суток, ее показатели были достоверно ниже значений группы сравнения.
Заключение
Проведенные эксперименты позволяют сделать заключение о том, что использование ликопида в условиях развития экспериментальной инфекции, вызванной кишечной палочкой, у животных, подвергавшихся длительному воздействию аномального магнитного поля, сопоставимого с геомагнитным полем региона Курской магнитной аномалии, выявило его значительную эффективность.Использование иммуномодулятора привело к уменьшению в составе популяции возбудителя клеток, обладающих факторами вирулентности, что характеризовалось снижением тяжести течения инфекционного процесса, проявлявшейся в менее выраженной обсемененности ткани селезенки. Кроме того, увеличение гетерогенности популяции возбудителя по таким признакам персистенции, как антилизоцимная и антикомплементарная активность, позволяет трактовать это как уменьшение способности к его персистенции в организме животного.
Таким образом, при применении иммуномодулирующей терапии в составе популяции кишечной палочки происходит ее перестройка, направленная на адаптацию возбудителя к изменившимся условиям среды обитания, что позволяет снизить негативное воздействие такого важного фактора, как магнитное поле повышенной напряженности.
Рецензенты:
Провоторов Владимир Яковлевич, доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой инфекционных болезней ГБОУ ВПО «Курский государственный медицинский университет» Минздравсоцразвития России, г. Курск.
Шаталова Елена Васильевна, доктор биологических наук, профессор, профессор кафедры микробиологии, вирусологии, иммунологии ГБОУ ВПО «Курский государственный медицинский университет» Минздравсоцразвития России, г. Курск.