Вознесенский н а биопленки терапевтическая мишень при хронических инфекциях
Н.А. Вознесенский Николай Арнольдович Вознесенский – канд. мед. наук, зав. лабораторией НИИ пульмонологии ФМБА России.
Более 150 лет назад Роберт Кох разработал метод чистой культуры для выделения индивидуальных штаммов бактерий. Эти подходы и по сей день широко используются в микробиологии, однако рост отдельных клеток планктонных (свободно плавающих) бактерий в среде, богатой питательными веществами, существенно отличается от их существования в естественных условиях, в том числе в организме человека. Обычно планктонный фенотип бактерий встречается лишь транзиторно и в минимальном количестве, тогда как преимущественно бактериальные популяции представляют собой биопленки – полимикробные фиксированные сообщества микроорганизмов, внедренные в синтезированный ими полимерный матрикс. Такая форма существования предоставляет бактериям массу преимуществ в условиях воздействия неблагоприятных факторов внешней среды и организма-хозяина. Представления о биопленках, подтвержденные с помощью современных методов визуализации, изменили взгляды на инфекционные заболевания. Всё новые данные свидетельствуют о том, что хронические инфекции принципиально отличаются от острых, а существование биопленок при хронических инфекциях требует совершенно новых подходов к их диагностике и лечению [1].
Биопленкой называют тонкий слой микроорганизмов с секретированными ими полимерами, который адгезирован к органической или неорганической поверхности. Впервые свойства биопленок исследовали Costerton J.W. et al., изучив внеклеточные полимерные вещества, удерживающие вместе сообщество бактерий [2]. Биопленки – это основной фенотип почти всех бактерий в естественных условиях обитания, как во внешней среде, так и в организме человека при патологии. Биопленки предоставляют защиту от факторов внешней среды и могут включать микроорганизмы разных царств (например, бактерии и грибы). Благодаря существованию в виде биопленок популяция бактерий усиливает свою защиту от фагоцитоза, ультрафиолетового излучения, вирусов и дегидратации, а также от антибиотиков и факторов иммунной защиты макроорганизма. В частности, биопленки оказались способными выдерживать концентрации антибиотиков в 100-1000 раз больше, чем подавляющие планктонные клетки [3]. Аналогичным образом, фагоциты макроорганизма неспособны поглощать биопленки в отличие от отдельных бактериальных клеток. Повышает устойчивость биопленок к вредным факторам присущее им генетическое и фенотипическое разнообразие, которое позволяет им переносить большинство терапевтических воздействий [4].
Всё больше накапливается доказательств, что выделенная чистая культура бактерий совпадает с биопленкой только по небольшому числу свойств. Когда бактерии переходят от планктонного фенотипа к формированию биопленки, процессы их биосинтеза радикально меняются. Клетки начинают синтезировать полимеры, защищающие их и связывающие между собой и с подлежащей поверхностью. Кроме того, клетки (даже разных видов) обмениваются между собой информацией с помощью феромонов и других сигнальных молекул. Скоординированная активность сообщества микробов делает биопленки малоуязвимыми для факторов защиты макроорганизма [1].
Представления о планктонном существовании бактерий накладывают ограничения на диагностические и терапевтические возможности современной медицины. Поскольку планктонные клетки хуже защищены, чем биопленки, то антибиотик, высокоактивный in vitro при тестировании в чистой культуре, при испытаниях in vivo (когда преобладает фенотип биопленок) может оказаться неэффективным. Этим может объясняться по крайней мере часть различий в результатах испытаний антибиотиков in vitro и в клинических условиях [5, 6].
Кроме того, традиционные бактериологические методы не выявляют большинство бактерий, участвующих в инфекционном процессе [7, 8]. Новейшие молекулярные, геномные, транскрипционные и протеомные методы позволили определить, что при выделении чистой культуры определяется лишь около 1% клеток патогенного микробиоценоза. В результате лечение нацелено лишь на 1-2 вида бактерий из множества штаммов, присутствующих в составе биопленки (в том числе, возможно, и грибов).
Наконец, ограниченные возможности культуральных методов приводят в ряде случаев к ошибочному или неполному диагнозу. Поскольку эти методы не выявляют те бактерии в составе биопленок, которые жизнеспособны, но не культивируются, то зачастую делается заключение о "стерильном воспалении" или вирусной инфекции (например, при среднем отите или простатите) [9].
Сейчас не вызывает сомнений необходимость пересмотреть концепцию патогенеза различных хронических инфекций, внедрив в нее имеющиеся данные о биопленках. В практическом отношении это требует использования новых методов диагностики и лечения. Среди методов, которые позволяют идентифицировать микроорганизмы в составе биопленок, можно назвать современные молекулярные методы (электрофорез в геле и высокоэффективная жидкостная хроматография с флюоресцентной гибридизацией in situ). В клинических лабораториях всё шире используются полимеразная цепная реакция (ПЦР), ПЦР с обратной транскриптазой, быстрое секвенирование и другие исследования [7].
Терапевтическое воздействие на биопленки может быть направлено на механизмы первоначальной адгезии бактерий к поверхности, блокирование синтеза или разрушение полимерного матрикса, нарушение межклеточного обмена информацией, а также оно может сочетаться с собственно бактерицидными агентами. Подобное лечение, действующее на структуру или функции биопленок, может оказаться более эффективным, чем стандартная антибактериальная терапия [4].
Концепция биопленок затрагивает инфекционные поражения большинства органов (верхних дыхательных путей, легких, сердца, почек, кожи, костей, системы пищеварения) и практически всех искусственных имплантатов. Среди всех инфекционных поражений около 65-80% вызываются бактериями, формирующими биопленки [1, 11]. При таких, на первый взгляд, совершенно различных заболеваниях, как пневмония, цистит и инфицированный протез коленного сустава, благодаря общности патогенеза могут использоваться сходные стратегии лечения, сфокусированные на подавление биопленок.
Активностью в отношении биопленок обладает N-ацетилцистеин (Флуимуцил). Этот препарат, известный как муколитик и антиоксидант, оказался способен противостоять формированию и даже разрушать биопленки. В опытах in vitro N-ацетилцистеин подавлял способность Staphylococcus epidermidis образовывать биопленки, этот эффект зависел от концентрации препарата и был подтвержден данными электронной микроскопии [12]. N-ацетилцистеин не только самостоятельно подавляет образование и разрушает уже сформированные биопленки Escherichia coli, но и значительно усиливает бактерицидную активность фосфомицина [13]. В клинических условиях влияние N-ацетилцистеина в сочетании с тиамфениколом (Флуимуцил-антибиотик) на инфекцию, сопровождающуюся формированием биопленок, изучали у больных (n = 102) с рецидивирующими инфекциями верхних дыхательных путей [14]. Флуимуцил-антибиотик в 1-й день вводили внутримышечно, а затем – ингаляционно в течение 10 дней. Формирование биопленок in vivo было подтверждено результатами сканирующей электронной микроскопии у 24 пациентов, у которых были выделены штаммы Staphylococcus aureus, Streptococcus pyogenes, Streptococcus pneumoniae и Haemophilus influenzae. Среди этих пациентов клиническое и бактериологическое излечение при терапии Флуимуцил-антибиотиком было достигнуто у 21 (87,5%), а неудача в 3 случаях была обусловлена присутствием штаммов S. aureus (in vitro чувствительных к тиамфениколу). Предположительно, механизмы активности N-ацетилцистеина против биопленок связаны с тем, что он нарушает адгезию бактерий к поверхности, разрушает внеклеточные полисахариды биопленок и даже тормозит их синтез бактериями [15]. По-видимому, исследования активности Флуимуцила против бактерий, образующих биопленки, будут продолжаться, а одним из наиболее перспективных направлений исследования следует считать инфекцию Pseudomonas aeruginosa у больных муковисцидозом, бронхоэктазией и другими легочными заболеваниями.
Итак, лечение хронических инфекций в настоящее время уже не может основываться на планктонной концепции микробиологии. Представление о биопленках изменяет подходы к диагностике и лечению инфекционных поражений в самых различных областях медицины. Этому способствует разработка соответствующих методов молекулярной диагностики, а также стратегий лечения, воздействующих на механизмы формирования и функционирования бактериальных сообществ в виде биопленок.
[youtube.player]Похожие темы научных работ по ветеринарным наукам , автор научной работы — Вознесенский Н. А.
Биопленки -терапевтическая мишень при хронических инфекциях
Более 150 лет назад Роберт Кох разработал метод чистой культуры для выделения индивидуальных штаммов бактерий. Эти подходы и по сей день широко используются в микробиологии, однако рост отдельных клеток планктонных (свободно плавающих) бактерий в среде, богатой питательными веществами, существенно отличается от их существования в естественных условиях, в том числе в организме человека. Обычно планктонный фенотип бактерий встречается лишь транзиторно и в минимальном количестве, тогда как преимущественно бактериальные популяции представляют собой биопленки - полимикробные фиксированные сообщества микроорганизмов, внедренные в синтезированный ими полимерный матрикс. Такая форма существования предоставляет бактериям массу преимуществ в условиях воздействия неблагоприятных факторов внешней среды и организма-хозяина. Представления о биопленках, подтвержденные с помощью современных методов визуализации, изменили взгляды на инфекционные заболевания. Всё новые данные свидетельствуют о том, что хронические инфекции принципиально отличаются от острых, а существование биопленок при хронических инфекциях требует совершенно новых подходов к их диагностике и лечению [1].
Биопленкой называют тонкий слой микроорганизмов с секретированными ими полимерами, который адгезирован к органической или неорганической поверхности. Впервые свойства биопленок исследовали Сов1е11оп J.W. е1 а1., изучив внеклеточные полимерные вещества, удерживающие вместе сообщество бактерий [2]. Биопленки - это основной фенотип почти всех бактерий в естественных условиях обитания, как во внешней среде, так и в организме человека при патологии. Биопленки предоставляют защиту от факторов внешней среды и могут включать микроорганизмы разных царств (например, бактерии и грибы). Благодаря существованию в виде биопленок популяция бактерий усиливает свою защиту от фагоцитоза, ультрафиолетового излучения, вирусов и дегидратации, а также от антибиотиков и факторов иммунной защиты макроорганизма. В частности, биопленки оказались способными выдерживать концентрации антибиотиков в 100-1000 раз больше, чем подавляющие планктонные клетки [3]. Аналогичным
Николай Арнольдович Вознесенский - канд. мед.
наук, зав. лабораторией НИИ пульмонологии ФМБА
образом, фагоциты макроорганизма неспособны поглощать биопленки в отличие от отдельных бактериальных клеток. Повышает устойчивость биопленок к вредным факторам присущее им генетическое и фенотипическое разнообразие, которое позволяет им переносить большинство терапевтических воздействий [4].
Всё больше накапливается доказательств, что выделенная чистая культура бактерий совпадает с биопленкой только по небольшому числу свойств. Когда бактерии переходят от планктонного фенотипа к формированию биопленки, процессы их биосинтеза радикально меняются. Клетки начинают синтезировать полимеры, защищающие их и связывающие между собой и с подлежащей поверхностью. Кроме того, клетки (даже разных видов) обмениваются между собой информацией с помощью феромонов и других сигнальных молекул. Скоординированная активность сообщества микробов делает биопленки малоуязвимыми для факторов защиты макроорганизма [1].
Представления о планктонном существовании бактерий накладывают ограничения на диагностические и терапевтические возможности современной медицины. Поскольку планктонные клетки хуже защищены, чем биопленки, то антибиотик, высокоактивный in vitro при тестировании в чистой культуре, при испытаниях in vivo (когда преобладает фенотип биопленок) может оказаться неэффективным. Этим может объясняться по крайней мере часть различий в результатах испытаний антибиотиков in vitro и в клинических условиях [5, 6].
Кроме того, традиционные бактериологические методы не выявляют большинство бактерий, участвующих в инфекционном процессе [7, 8]. Новейшие молекулярные, геномные, транскрипционные и протеомные методы позволили определить, что при выделении чистой культуры определяется лишь около 1% клеток патогенного микробиоценоза. В результате лечение нацелено лишь на 1-2 вида бактерий из множества штаммов, присутствующих в составе биопленки (в том числе, возможно, и грибов).
Наконец, ограниченные возможности культуральных методов приводят в ряде случаев к ошибочному или неполному диагнозу. Поскольку эти методы не выявляют те бактерии в составе биопленок, которые жизнеспособны, но не культивируются, то зачастую делается заключение о “стерильном воспалении” или вирусной инфекции (например, при среднем отите или простатите) [9].
Сейчас не вызывает сомнений необходимость пересмотреть концепцию патогенеза различных хронических инфекций, внедрив в нее имеющиеся данные о биопленках. В практическом отношении это требует использования новых методов диагностики и лечения. Среди методов, которые позволяют идентифицировать микроорганизмы в составе биопленок, можно назвать современные молекулярные методы (электрофорез в геле и высокоэффективная жидкостная хроматография с флюоресцентной гибридизацией in situ). В клинических лабораториях всё шире используются полимеразная цепная реакция (ПЦР), ПЦР с обратной транскриптазой, быстрое секвенирование и другие исследования [7].
Терапевтическое воздействие на биопленки может быть направлено на механизмы первоначальной адгезии бактерий к поверхности, блокирование синтеза или разрушение полимерного матрикса, нарушение межклеточного обмена информацией, а также оно может сочетаться с собственно бактерицидными агентами. Подобное лечение, действующее на структуру или функции биопленок, может оказаться более эффективным, чем стандартная антибактериальная терапия [4].
Концепция биопленок затрагивает инфекционные поражения большинства органов (верхних дыхательных путей, легких, сердца, почек, кожи, костей, системы пищеварения) и практически всех искусственных имплантатов. Среди всех инфекционных поражений около 65-80% вызываются бактериями, формирующими биопленки [1, 11]. При таких, на первый взгляд, совершенно различных заболеваниях, как пневмония, цистит и инфицированный протез коленного сустава, благодаря общности патогенеза могут использоваться сходные стратегии лечения, сфокусированные на подавление биопленок.
Активностью в отношении биопленок обладает N-аце-тилцистеин (Флуимуцил). Этот препарат, известный как муколитик и антиоксидант, оказался способен противостоять формированию и даже разрушать биопленки. В опытах in vitro N-ацетилцистеин подавлял способность Staphylococcus epidermidis образовывать биопленки, этот эффект зависел от концентрации препарата и был подтвержден данными электронной микроскопии [12]. N-ацетилцистеин не только самостоятельно подавляет образование и разрушает уже сформированные биопленки Escherichia coli, но и значительно усиливает бактерицидную активность фосфо-мицина [13]. В клинических условиях влияние N-ацетилци-стеина в сочетании с тиамфениколом (Флуимуцил-анти-биотик) на инфекцию, сопровождающуюся формированием биопленок, изучали у больных (n = 102) с рецидивирую-
щими инфекциями верхних дыхательных путей [14]. Флуи-муцил-антибиотик в 1-й день вводили внутримышечно, а затем - ингаляционно в течение 10 дней. Формирование биопленок in vivo было подтверждено результатами сканирующей электронной микроскопии у 24 пациентов, у которых были выделены штаммы Staphylococcus aureus, Streptococcus pyogenes, Streptococcus pneumoniae и Haemophilus influenzae. Среди этих пациентов клиническое и бактериологическое излечение при терапии Флуимуцил-антибиотиком было достигнуто у 21 (87,5%), а неудача в 3 случаях была обусловлена присутствием штаммов S. aureus (in vitro чувствительных к тиамфениколу). Предположительно, механизмы активности N-ацетилцистеина против биопленок связаны с тем, что он нарушает адгезию бактерий к поверхности, разрушает внеклеточные полисахариды биопленок и даже тормозит их синтез бактериями [15]. По-видимому, исследования активности Флуимуцила против бактерий, образующих биопленки, будут продолжаться, а одним из наиболее перспективных направлений исследования следует считать инфекцию Pseudomonas aeruginosa у больных муковисцидозом, бронхоэктазией и другими легочными заболеваниями.
Итак, лечение хронических инфекций в настоящее время уже не может основываться на планктонной концепции микробиологии. Представление о биопленках изменяет подходы к диагностике и лечению инфекционных поражений в самых различных областях медицины. Этому способствует разработка соответствующих методов молекулярной диагностики, а также стратегий лечения, воздействующих на механизмы формирования и функционирования бактериальных сообществ в виде биопленок.
1. Wolcott R.D., Ehrlich G.D. // JAMA. 2008. V. 299. P. 2682.
2. Costerton J.W. et al. // Sci. Amer. 1978. V. 238. P. 86.
3. El-Azizi M. et al. // Ann. Clin. Microbiol. Antimicrob. 2005. V. 4. P. 2.
4. Ehrlich G.D. et al. // Clin. Orthop. Relat. Res. 2005. V. 437. P. 20.
5. Walters M.C. et al. // Antimicrob. Agents Chemother. 2003. V. 47. P. 317.
6. Prince A.S. // N. Engl. J. Med. 2002. V. 347. P. 1110.
7. Dowd S.E. et al. // BMC Microbiol. 2008. V. 8. P. 43.
8. Geesey G.G. et al. // Can. J. Microbiol. 1977. V. 23. P. 1733.
9. Costerton W. et al. // J. Clin. Invest. 2003. V. 112. P. 1466.
10. Espy M.J. et al. // Clin. Microbiol. Rev. 2006. V. 19. P. 165.
11. Lewis K. // Nat. Rev. Microbiol. 2007. V. 5. P. 48.
12. Perez-Giraldo C. et al. // J. Antimicrob. Chemother. 1997. V. 39. P. 643.
13. Marchese A. et al. // Int. J. Antimicrob. Agents. 2003. V. 22. Suppl. 2. P. 95.
14. Macchi A. et al. // J. Chemother. 2006. V. 18. P. 507.
[youtube.player]В игровом клубе огромное количество виртуальных развлечений. Видеоигр так много, что они размещены по отдельным категориям виртуального сборника
Возможность столкнуться с азартом и наполнить каждый свой день большим количеством вызовом и интересных приключений доступны каждому, кто примет решение попробовать свои силы на страницах онлайн-казино.
В Китае на карантине целые мегаполисы, чье население превышает население некоторых стран.
Несмотря на то, что в сети есть множество игровых клубов и интернет-площадок, где можно отыскать уникальные игровые слоты и эмуляторы, но при этом большая часть пользователей, которые заинтересованы в качественной игре, выбирает именно игровые автоматы казино Максбет.
Современное и популярное казино онлайн Riobet Casino представляет собой успешное игорное заведение, запустившее официальный сайт в 2014 году.
Современное казино Вулкан Казахстан радо всем поклонникам азартных развлечений. Широкий выбор игровых развлечений, бонусов и турниров ждут всех геймеров.
Сегодня онлайн казино является наиболее распространённым способом заработка для любителей испытать свою удачу.
Размер пениса влияет не столько на качество сексуальной жизни, сколько на психологическое состояние.
Жизнедеятельность организма человека практически невозможна без дополнительных биологически активных веществ, которые могут повлиять на нашу активность.
Буй казино предлагает массу интересных развлечений для игроков. Онлайн казино недавно появилось на игровом рынке, но стало успешным благодаря выгодным предложениям.
Официальный сайт Play Fortuna находится в списке лучших игорных клубов, начиная с 2012 года. Здесь посетители обнаружат привлекательный ассортимент виртуальных автоматов в различных жанрах, за создание которых отвечали самые известные бренды.
Игровые сайты сегодня в сети предложены в большом ассортименте. В реальной жизни же их найти не так легко, в современных условиях игры часто объявляются вне закона. В сети все иначе.
Структура современной жизни устроена таким образом, что люди начинают получать удовольствие от жизни только в том случае, когда они имеют солидную финансовую выгоду.
К сожалению, не все любители покера знают, как играть на официальном сайте 888 Poker, а некоторые вообще, даже не подозревают о возможности работать без клиентской программы. А между тем, поводов воспользоваться флеш-приложением предостаточно.
Все наземные клубы перестали функционировать несколько лет назад. И практически сразу онлайн-казино Вип Вулкан заняло лидирующие позиции.
Онлайн казино — развлекательный сайт, где каждый геймер находит интересные приключения, любимые игры, ежедневный отдых. Игровые автоматы Буй казино гарантируют великолепный досуг, выгодные акции, массу интересных ивентов.
Причин, по которым люди отдают предпочтение азартным играм, множество. Одни стараются играть в Чемпион казино, чтобы интересно провести свободное время, а также занять свободное время.
Глобальная паутина продолжает радовать пользователей множеством интересных развлекательных проектов.
Восполнить недостаток адреналина можно, не занимаясь при этом экстремальными видами спорта.
Совершенно очевидно, что современное качество онлайн-казино позволяет сделать вывод о том, что если какой-то проект смог выделиться на общем фоне, значит он действительно заслуживает повышенного внимания.
Азартные развлечения в интернете продолжают получать множество самых положительных оценок – они действительно хорошо были встречены самыми разными людьми.
Orca или игровой автомат Касатка - один из типичных слотов компании Novomatic. Его главным героем автомата один из самых умных представителей подводного мира – кит-касатка.
Сегодня у всех желающих есть возможность для того, чтобы на очень выгодных условиях играть в онлайн-казино, когда им захочется это сделать. Но важна не только доступность, но и возможность не сомневаться в том, что вы будете играть на выгодных условиях. С этим тоже не будет проблем, особенно если вы станете использовать бесплатно рабочее зеркало казино Слотозал.
В Сети сотни полезных тренингов, вебинаров и форумов для неравнодушных врачей. Новые методики, способы диагностики, препараты, эффективность лечения, консультации и онлайн-консилиумы абсолютно естественны для современной медицины.
Василий Юрьевич Голубев— российский политик. Губернатор Ростовской области с 14 июня 2010 года.
[youtube.player]
|
|
|
|
|
