БАКТЕРИИ РОДА Serratia И ИХ АНТИБИОТИКОРЕЗИСТЕНТНОСТЬ

АННОТАЦИЯ

Бактерии рода Serratia всегда вызывали интерес со стороны не только исследователей, но и обычных людей в связи с различными божественными явлениями и особенно их толкованием. В наше время интерес к ним связан с их частой высеваемостью в числе прочих микроорганизмов, вызывающих внутрибольничные инфекции, обнаружением их в большом количестве в объектах внешней среды: почве, воде, испражнениях различных животных, растениях. Однако в последние году антибиотикорезистентность этого вида энтеробактерий стала повышаться, в связи с этим актуальность нашего исследования не оставляет сомнений, так как результаты исследования помогут выявить эффективность современных поколений антибиотиков с дальнейшим целенаправленным использованием их в медицинской практике. Целью данного исследования являлось выделение и определение антибиотикорезистентности серраций, выделенных из разных источников к различным современным антибиотикам.

ABSTRACT

Bacteria of the genus Serratia have always aroused interest not only from researchers, but also from ordinary people in connection with various divine phenomena and especially their interpretation. Nowadays, interest in them is associated with their frequent sowing, among other microorganisms that cause nosocomial infections, their detection in large numbers in environmental objects: soil, water, faeces of various animals, plants. However, in recent years, the antibiotic resistance of this type of enterobacteria has begun to increase, in this regard, the relevance of our study leaves no doubt, since the results of the study will help to identify the effectiveness of modern generations of antibiotics with further targeted use in medical practice. The purpose of this study was to isolate and determine the antibiotic resistance of serrations isolated from various sources to various modern antibiotics.

Ключевые слова: микроорганизмы, серрации, антибиотико-резистентность, энтеробактерии, антибиотики, чувствительность, свойства.

Keywords: microorganisms, serrations, antibiotic resistance, enterobacteria, antibiotics, sensitivity, properties.

Введение. Резистентность к антимикробным препаратам является одной из главных микробных угроз XXI века. При наличии резистентности к антимикробным препаратам может наступить соответствующее увеличение смертности и заболеваемости от неизлечимых заболеваний, повышенный риск  глобального распространения лекарственно-резистентных патогенов, рост расходов на здравоохранение, связанных с необходимостью многоплановой терапии и более длительным и частым пребыванием в стационаре, в том числе и расходы, связанные с проведением различного рода исследований  и необходимостью поиска других лекарственных препаратов, в том числе и созданием новых. 

Тема использования и чувствительности к антибиотикам не нова, она остается все время актуальной, так как быстрая смена их поколений заставляет заново возвращаться к ней и проводить новые научные исследования. Все вышесказанное и привело нас к изучению этого вопроса в новом аспекте, то есть к использованию в исследовании новых современных антибиотиков, сравнении их действия с более ранними поколениями для проведения более эффективной антибиотикотерапии.

Из всех родов, входящих в семейство Enterobacteriaceae, именно род Serratia является одним из самых старых. Первые упоминания о нем можно встретить в далеком 1264 году. Пользуясь невежеством простых людей, священнослужители объясняли появление красных пятен, которые они называли «кровавыми», на разных продуктах питания, особенно на так называемой освященной пище. При этом простые люди думали, что все это происки дьявола.  В 1819 году из-за этих «кровавых» пятен в одной из итальянских провинций (Легарно) были целые крестьянские волнения. Невозможность усмирить бунт привела к тому, что церковные служители попросили создать комиссию, которая должна была выяснить, что же на самом деле является причиной их появления. Была создана специальная комиссия, пытавшаяся разобраться в данной ситуации. Однако мнения исследователей разошлись. По мнению врача-хирурга Сетте причиной появления пятен был гриб Zoa-galactina imetrofa. Но у микробиологов было свое представление о появлении этих пятен, они понимали, что грибы не могут вызывать такое состояние чего-либо, в поисках доказательства истины была выявлена причина и приведены доказательства бактериального происхождения этих фактов. Профессору бактериологии Бартоломео Бизи, являвшемуся на тот момент сотрудником Падуанского университета, удалосьтаки доказать бактериальную природу этих божественных явлений.

Поиск причины данного явления, ставшее на определенный момент его основным занятием, все-таки привел его к истине, и в 1879 году было определено, что вызывают такие явления бактерии, которые были названы впоследствии Serratia marcescens.  Здесь мнения исследователей расходятся, одни предполагают, что в честь Серафино Серрати, являвшегося лоцманом, водившим суда по реке Арно, другие, что он был физиком.

Согласно IX Определителю Берджи род Serratia входит в семейство Enterobacteriaceae класса Гаммапротеобактерий и типа Протеобактерий и включает вид S. marcescens, являющийся наиболее часто выявляемым и распространенным видом бактерий рода серраций [6].

На данное время род Serratia входит в семейство Enterobacteriaceae. Представлен основными десятью видами: S. proteamaculans, S. liquefaciens S. entomophila, S. ficaria, S. grimesii, S. marcescens, S. odorifera (2 биогруппы), S. plymuthica, S. rubidaea, S. fonticola [6].

Бактерии рода Serratia, относящиеся к группе кишечных палочек являются грациликутами, грамнегативными бактериями, имеющими тонкую клеточную стенку, состоящую из муреина и дополнительную внешнюю мембрану. 

Бактерии рода Serratia – прямые палочковидные бактерии, имеющие жгутики, которые обеспечивают их подвижность.

Детальное изучение дало представление о строении и свойствах серраций. В общем, они напоминают палочки, входящие в семейство энтеробактерий, являются перитрихами, причем число жгутиков даже может находиться в зависимости от состава веществ химической природы, применяемых в процессе подготовки препарата. Обработка препаратов раствором уранилацетата, например, приводит к тому, что жгутики становятся сильно ломкими. Следовательно, чем больше ломкость жгутиков, тем меньше становится их количество, что может приводить к искажению результатов. У бактерий отсутствует способность к споро- и капсулообразованию.       

Исследования определенных авторов показало, что существует даже разница между колониями бактерий, находившихся в биопленках или ассоциациях, так как эти колонии приобретают определенные очертания, структуру, даже форму. Что немало важно, они проявляли способность как многоклеточные организмы к клеточной дифференцировке. Более плотные зоны колоний формируют так называемые клетки-швермеры, там уже прослеживается высокое количество жгутиков. Но такие клетки не могут делиться [1; 3].

Бактерии серрации по типу питания являются хемоорганотрофами, по типу дыхания факультативно-анаэробными микроорганизмами. Общеизвестен факт синтеза пигмента розово-красного цвета - продигиозина, отлично растворимого в воде. Пигмент окрашивает колонии серрации, а также может окрашивать грибы, которые питаются бактериями рода Serratia [5].

Авторами показано 15,5% случаев выработки продигиозина выделенными штаммами бактерий S. marcescens также существенные различия как в форме, так и структурном содержимом. Наблюдалось эта картина в процессе роста бактерий. Однако обычно серрации демонстрируют в мазках по Граму себя как розовые одинокие палочки [2; 9].

Также разнообразна антигенная структура с огромным количеством серовариантов, их около 173, причем обладают они как соматическими - О-антигенами, так и жгутиковыми - Н-антигенами. Serratia marcescens выделяют несколько факторов вирулентности, таких как ДНК-аза, липаза, желатиназа, гемолизин, протеазы, хитиназа, хлорпероксидаза и множественные изозимы щелочной фосфатазы, а также продуцируют карбапенемовые антибиотики, красный пигмент, называемый продигиозин. Помимо этих факторов, серрациям свойственно формирование биопленки и подвижность [8].

Исследования факторов вирулентности S. marcescens показали, что клинические изоляты продуцируют токсин с активностью к клеткам Vero (почки африканской зеленой обезьяны). Более того, эта цитотоксическая активность не опосредована плазмидами. Токсин S. marcescens является внеклеточным и теплолюбивым, и оптимальными условиями культивирования бактерий для его получения являются условия при температурах от 30 до 37ºC в течение 24 ч при встряхивании в среде, отрегулированной до рН 8,5.

Показано, что гемолизин S. marcescens индуцирует цитотоксические эффекты на эпителиальные клетки человека, характеризующиеся вакуолизацией с последующим клеточным лизисом. Цитопатические эффекты цитотоксина S. marcescens соответствуют округлению клеток с последующим постепенным разрушением.

Выработка энтерогемолизина характерна для серраций, которые вызывают острые кишечные инфекции. Эти штаммы при посевах на среды с добавлением крови, из-за способности к синтезу энтерогемолизина, образуют светлые зоны. Серрации, как, впрочем, и все семейство Enterobacteriaceae, синтезируют являющийся одним из факторов патогенности гемолизин.

На клеточном уровне их агрессия проявляется в разрушении оболочек эритроцитов. Выработка энтерогемолизина приводит к нарушению водно-солевого баланса макроорганизма, сопровождающееся диареей.

Наличие фимбрий, расположенных перетрихиально, располагает к адгезивной способности бактерий рода. Также серрации обладают факторами защиты от иммунной системы макроорганизма, благодаря чему ослабляются микробоцидные свойства макроорганизма, ухудшают работу механизмов иммунной защиты [4].

Материал и методы исследования

Предметом исследования являлась чувствительность различных штаммов бактерий вида Serratia marcescens к антибиотикам.

Для исследований отбирали пробы из клинического материала, из которых высевали бактерий Serratia marcescens (табл.1), а также, для сравнительной характеристики выделяли штаммы серратий из объектов окружающей среды (пробы воды из реки Терек и пробы почвы из мест выпаса скота) (табл.2).

Клинический материал выделялся в зависимости от типа исследования. От больных, страдавших урологическими заболеваниями, в основном брали мочу, а от больных с кишечными заболеваниями, в основном испражнения. Из этого материала выделялись штаммы Serratia.  

Проводили окраску по Граму, дальнейшую идентификацию бактерий Serratia marcescens по различным общепринятым методикам, в том числе изучение биохимических свойств этих микробов (определение подвижности, наличия сероводорода, разложение мочевины, выявление ферментативной активности, проба с метиленовым красным), а также определили антибиотикорезистентность серраций.

Выделенные чистые культуры серраций со всех образцов проверяли на чувствительность к антибиотикам диско-диффузным способом. Делали посев «газоном» культур серраций. Затем подсушивали в термостате 30 минут. Далее наносили диски с антибиотиками, причем все антибиотики нового современного поколения: амоксиклав, цифотоксин, рифампицин, доксициклин, афлоксацин, ванкомицин, цефазолин, цефтриаксон, ципро-флоксацин, клоритромицин, левофлаксицин, эритромицин, амикацин, амоксициллин, ампициллин. Помещали на 24 часа в термостат, затем определяли светлые зоны задержки роста бактерий, измеряли их диаметр.

Результаты и обсуждения

Результаты исследования чувствительности штаммов серраций к изучаемым антибиотикам нового поколения, широко используемыми в терапевтических целях, представлены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1.

Чувствительность штаммов Serratia marcescens, выделенных из клинического материала, к антибиотикам

Среди полученных штаммов чувствительность распределилась следующим образом:

1. Наиболее высокая чувствительность выявлена для цефотаксима, тобрамицина, канамицина - от 24 до 27 штаммов (80,0%- 90,0%);

2. 22 штамма оказались чувствительны к оксациллину (76,7%)

3. 8 штаммов чувствительны к ампициллину (23,4%);

4. 6 штаммов оказались чувствительны к цефалексину (20,0%);

5. 5 штаммов к амикацину (12,0%);

6. 4 штамма к цефазолину (12,2%).

Таблица 2.

Чувствительность штаммов Serratia marcescens, выделенных из объектов окружающей среды, к антибиотикам

При проведении сравнительного анализа всех выделенных культур серраций по признаку устойчивости к антибиотикам существенных различий не отмечалось по отношению к цефалексину, цефазолину, карбенициллину среди штаммов, выделенных от больных людей и ООС.

Устойчивость к тобрамицину, амоксициллину, канамицину и цефотаксиму среди культур, выделенных из объектов окружающей среды в 2-3 раза выше, чем от других культур.

Устойчивость к амикацину находилась в пределах 80 % среди выделенных от объектов окружающей среды, среди выделенных от клинических больных 90,0. Устойчивость к карбенициллину была выше у штаммов, выделенных из объектов окружающей среды по сравнению другими выделенными штамммами.

Чувствительностью по отношению к карбенициллину и цефалексину не обладал ни один из выделенных штаммов.

Самая низкая чувствительность наблюдалась по отношению к амикацину и цефазолину.

Выводы

Таким образом, результаты нашего исследования показали, что штаммы бактерий рода Serratia, выявленные у пациентов с инфекционными заболеваниями и из объектов окружающей среды показали, что штаммы из ООС более устойчивы ко многим антибиотикам.

Список литературы:

1.  Анганова Е. В. Способность патогенных и условно-патогенныхэн-теробактерий к формированию биопленок // Бюллетень ВСНЦ СО РАМН. – 2014. – № 5(99). – С. 34-37.
2. Блинов, Л.Н. Санитарная микробиология: учебное пособие/Л.Н. Блинов, М.С. Гутенев, И.Л. Перфильева и др.// – Спб: Лань КПТ, 2016. – 240 с.
3. Богданова, О.Ю. Общая микробиология: учебное пособие – Мурманск: Изд-во МГТУ, 2015. – 362 с.
4. Горьковенко, Н.Е. Мониторинг антибиотикорезистентности энтеробактерий/ Н.Е. Горьковенко, Ю.А. Макаров//Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. – 2018. –  137(3). – С. 1.
5. Дохтукаева, А.М. Микробиологическая характеристика бактерий рода Serratia /А.М. Дохтукаева, Х.Ш. Герейханова, М.Д. Бибулатова// Известия Чеченского государственного университета им.А.А. Кадырова. -2022.-№3(27).-С.35-39.
6. Определитель бактерий Берджи. /В 2 т.: Пер. с англ. // Под ред. Дж. Хоулта, Н. Крига, П. Смита и др. - М.: Мир, 1997.
7. Саляхов, Р. З. Характеристика биологических свойств бактерий рода Serratia, выделенных при инфекционных процессах различной локализации /Р.З. Саляхов //Дисс.канд. мед. наук. - ГОУВПО "Оренбургская государственная медицинская академия". – Оренбург, 2005. – 104 с.:
8. Хараева, З.Ф. Патогенные свойства бактерий рода Serratia /З.Ф. Хараева, Л.З. Блиева, Л.В. Накова [и др.]// Современные проблемы науки и образования. – 2018. – № 6. URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=28334 (дата обращения: 19.03.2024).
9. Cristina, M. L. Serratia marcescens Infections in Neonatal Intensive Care Units (NICUs) / M. L. Cristina, M. Sartini, A. M. Spagnolo // Int. J. Environ. Res. Public Health. – 2019. – 16. – Р. 610.