Авг 01 2006

РОЛЬ ПОЛИМЕРОВ В ЭКОЛОГИИ МИКРОБНЫХ СООБЩЕСТВ БОЛЬНИЧНЫХ ПОМЕЩЕНИЙ

Опубликовано в 12:21 в категории Одесский регион

РОЛЬ ПОЛИМЕРОВ В ЭКОЛОГИИ МИКРОБНЫХ СООБЩЕСТВ

БОЛЬНИЧНЫХ ПОМЕЩЕНИЙ

Л.М.Шафран*, В.А.Пушкина

  • Украинский научно-исследовательский институт медицины транспорта*, Украинский научно-исследовательский противочумный институт им. И.И. Мечникова

  • , Одесса

    Актуальность темы. В последние годы значительно возросло количество синтетических полимерных материалов, применяемых в строительстве, в том числе в интерьере лечебных учреждений (конструкционные, декоративно-отделочные материалы, мебель, медицинское оборудование и инструментарий, системы водоснабжения, вентиляции, кондиционирования воздуха и др.). В процессе эксплуатации на поверхности этих материалов начинают накапливаться и интенсивно произрастать многочисленные виды микроорганизмов, прежде всего, микробы из воздуха и плесневые грибы [1,2].

    По мере своего развития эти микроорганизмы образуют биопленки. По одному из принятых определений, биопленки - это сообщество поверхностно-ассоциированных микробных клеток, заключенных в экстрацеллюлярный полимерный матрикс [3]. Существенное влияние на формирование биопленок оказывают характеристики субстрата (твердой поверхности, на которой развиваются микроорганизмы). Например, установлено, что микроорганизмы быстрее прикрепляются к гидрофобным, неполярным поверхностям, присущим  большинству полимерных материалов, чем к гидрофильным, таким как стекло или металлы [4]. 

    На поверхности полимера имеются идеальные условия для прикрепления микроорганизмов. Во-первых, в соответствии с теплофизическими характеристиками полимера на его поверхности имеется конденсировавшийся слой влаги. Во-вторых, в связи с электризуемостью материалов на их поверхности накапливаются заряды статического электричества, которые притягивают и приводят к осаждению на поверхности твердых частичек из воздуха, в число которых входят как микроорганизмы, так и пыль, органические соединения [5]. Последние, наряду с мигрирующими и образующимися на поверхности полимеров химическими веществами,  создают на границе раздела фаз питательную среду для произрастания различных микроорганизмов.

    В условиях ограниченности госпитальной экологической системы в пространстве именно  условно-патогенные микроорганизмы занимают ведущее место в этиологии внутрибольничных (нозокомиальных) инфекций. По современным представлениям [6], под госпитальным штаммом следует понимать «отобранные в госпитальных условиях из гетерогенной популяции штаммы возбудителя, характеризующиеся прежде всего резистентностью к антибиотикам.». Согласно К. Naber [7], в настоящее время не существует ни одного антибактериального препарата, способного охватить весь спектр возбудителей нозокомиальных инфекций мочевыводящих путей. Кроме того, структура самой биопленки защищает входящие в ее состав бактерии от лекарственных препаратов и дезинфицирующих средств.

    Данные мониторинга разных стран по госпитальным инфекциям свидетельствуют о возрастающем значении в их этиологии дрожжевых грибов, в т.ч. рода Candida, Mycetes spp., .Acinetobacter spp. Pseudomonas spp. и др. Перечисленные микроорганизмы являются биодеструкторами и способны использовать компоненты полимерных материалов в качестве источников питания. За счет ассоциативного и метаболического взаимодействия с биодеструкторами в биопленках создаются условия для выживания и размножения патогенных микроорганизмов, неспособных к длительному самостоятельному росту на  поверхности полимера.

    Учитывая тот факт, что госпитальные инфекции наносят огромный социально-экономический ущерб и уступают по уровню заболеваемости среди инфекционной патологии только гриппу и острым респираторным заболеваниям [6], изучение условий, способствующих формированию источников и резервуаров этих инфекций, является безусловно актуальной задачей. 

    Цель исследования состояла в изучении состава и чувствительности к антибактериальным препаратам микробиоты биопленок, образующихся на поверхности полимерных материалов в больничных условиях; экспериментальное изучение формирования антибиотикорезистентности у штамма Pseudomonas putida, произрастающего на поверхности полимеров; оценка опасности строительных и отделочных материалов как резервуара возбудителей госпитальных инфекций.

    Материалы и методы. Исследовано 19 проб с поверхности различных  по природе и химическому составу материалов  в  больничном отделении. В их числе: металлические поверхности – 3;  кафель – 1; - полимерные материалы – 15.

    Пробы отбирали методом смывов, стерильными марлевыми тампонами, смоченными физиологическим раствором (рН – 7,2). Площадь смыва составляла 10см2. Тампоны отмывали в 3мл того же раствора и засевали по 0.5мл на плотные питательные среды – желточно-солевой агар, среду Эндо, среду Сабуро, мясопептонный агар с рН 7,2. Термостатировали посевы при 370С (посевы на среде Сабуро при 280 С) в течение 3-х суток. Среду Сабуро и мясопептонный агар дополнительно выдерживали 7 суток при комнатной температуре. Учет проводили на 2, 5,7,10-е сутки.    Подсчитывали число колоний, выросших на чашках и производили перерасчет на 1см2 площади. Выделенные культуры идентифицировали, в основном, до рода по существующим руководствам.

             Диско-диффузионным методом изучали чувствительность к антибактериальным и антигрибковым препаратам выделенных культур, имеющих наибольшее медицинское значение -  St.aureus, St.epidermidis, грибов рода Candida, а также микробной ассоциации из смыва с поверхности декоративно-отделочного пластика (вагонки) отечественного производства на поливинилхлоридной основе (ПВХ).

    Для экспериментального изучения процесса формирования резистентности к антибактериальным препаратам у микроорганизмов, произрастающих на поверхностях полимерных материалов с различной основой (поливинилхлоридной, полистирольной, полиэтиленовой и полипропиленовой) использовали полирезистентный штамм Pseudomonas aerоgеnosa, выделенный из отделяемого раны, и штамм Pseudomonas putida, обладающий высокой чувствительностью к антибактериальным препаратам.

    Полимерные материалы дробно стерилизовали УФ-излучением по 4-5 часов в течение 5-ти суток в медицинских стерилизаторах «Panmed». Из исследуемых штаммов готовили взвеси в глюкозном бульоне, концентрацией 109 КОЕ/мл и смешивали их в равных объемах. Полученной смесью заражали простирилизованные образцы полимерных материалов, помещенные в стерильные чашки Петри. Инкубировали при 280 С в течение 14 суток, с периодическим определением чувствительности обоих штаммов к антибактериальным препаратам диско-диффузионным методом.

    Результаты и обсуждение. Обследованное отделение эксплуатировалось в течение 6-ти месяцев после ремонта, при котором в больших количествах и широком ассортименте применяли полимерные материалы, а также установлены металлопластиковые окна, что привело к повышенной влажности воздуха. После открытия отделения отмечен рост кандидозной инфекции среди больных. 

             Исследования показали, что практически весь спектр микроорганизмов, изолированный с поверхности синтетических материалов, имеет медицинское значение. Значительная часть выделенных штаммов обладает биодеструктивным действием. Результаты экспериментального изучения формирования резистентности к антибактериальным препаратам на различных поверхностях  приведены в таблице 1.

    Таблица 1

    Антибиотикочувствительность штамма Pseudomonas putida после

    сокультивирования с резистентным штаммом на разных материалах

    п/п

    Препараты  Исследуемые поверхности    

    ПВХ

    полипропилен

    полистирол

    стекло

    сталь

    1.

    Гентамицин

    Уст*

    У/Чув

    Чув

    Чув

    Чув

    2.

    Линкомицин

    Уст

    Уст

    У/Чув

    Чув

    У/Чув

    3.

    Цефазолин

    Уст

    Уст

    У/Чув

    Чув

    Чув

    4.

    Цефтазидим

    Уст

    Чув

    Чув

    Чув

    Чув

    5.

    Офлоксацин

    Чув

    Чув

    Чув

    Чув

    Чув

    6.

    Ципрофлоксацин

    Чув

    У/Чув

    Чув

    Чув

    Чув

    7.

    Меропенем

    Чув

    Чув

    Чув

    Чув

    Чув

    8.

    Сизомицин

    Чув

    Чув

    Чув

    Чув

    Чув

    9.

    Пиперациллин

    Чув

    Чув

    Чув

    Чув

    Чув

    Примечание: */ Уст – устойчивый;

  • / Чув - чувствительный

             Как видно из представленных данных, количество препаратов, к которым сформировалась резистентность у тест-объектов на поверхности разных материалов, существенно отличалось между собой. Штаммы с наибольшей степенью резистентности произрастали на поверхности полимера на основе ПВХ. При культивировании на стекле у исследованных штаммов изменения чувствительности по сравнению с исходными штаммами не отмечены;  на стальной поверхности изменения были не значительны. Обращает на себя внимание  также тот факт, что повышение устойчивости к антибактериальным препаратам в первую очередь касалось группы аминогликозидов (гентамицин, линкомицин) и цефазолина.

             В целом, проведенные исследования позволили получить новые данные о роли полимеров в формировании микробных экосистем и их влиянии на развитие госпитальных инфекций.

       Выводы

    1. Поверхности исследованных полимерных материалов являются предпочтительным субстратом для формирования биопленок произрастающей микрофлорой.

    2. Микробиота изученных биопленок включает потенциальные возбудители госпитальных инфекций.

    3. Полирезистентность и избирательная чувствительность  выделенных штаммов к определенным препаратам, свидетельствует в пользу того, что исследуемые материалы контаминированы госпитальными штаммами.

    4. Формирующаяся резистентность к антибактериальным препаратам была различной, зависела от вида используемого материала и была наибольшей у штаммов, культивированных на поверхности полимеров на основе ПВХ.

    5. Полимерные материалы больничного пространства можно расценивать как локальные резервуары и возможные источники вторичных очагов госпитальных инфекций. Они могут также являться фактором, способствующим селекции полирезистентных штаммов микроорганизмов.

    Литература

    1. Шафран Л.М. Токсикологические аспекты защиты от микроорганизмов – биоразрушителей пластмасс // Биологическое повреждение материалов.- Вильнюс, 1979. - С. 139-144.

    2. Лугаускас А.Ю., Григайтите Л.М., Репечкене Ю.П., Шляужене Д.Ю. Видовой состав микроскопических грибов и ассоциации микроорганизмов на полимерных материалах.- В кн.: Актуальные вопросы биоповреждений.- М.: Наука, 1983, С. 152-173.

    3. Donlan R.M.Biofilms: Microbial Life on Surfaces// Emerging Infectious Dieseas, 2002.- Vol.8, №9. – P.881-890.

    4. Курдиш И.К.Закономерности взаимодействия микроорганизмов с твердыми материалами // Мікробіол. журн., 2001. – Т.63. - № 6. – С. 71-88.

    5. Шафран Л.М., Ситенко М.А., Тимошина Д.П.,Гончаренко Н.Г. Совершенствование гигиенической регламентации полимеров // Здоровье и окружающая середа. Сб. научн. тр. к 75-летию НИИ санитарии и гигиены. В 2-х томах. – Барановичи, 2002. – С. 508-512.

    6. Яфаев Р.Х., Зуева Л.П. Эпидемиология внутрибольничных инфекций. – Л.: Медицина, 1989.- 157с.

    7. Naber K.G. Optimal managment of uncomplicated and complicated urinary tract infections// Adv.Clin.Exp.Med., 1998.-Vol.7. – P.41-46.

    Резюме

    Шафран Л.М., Пушкіна В.О. Роль полімерів в екології мікробної спільноти госпітальних приміщень.

    Вивчено спектр медично значущих мікроорганізмів, що сорбуються на різних полімерних і традиційних матеріалах, у інтер’єрі госпітальних приміщень. Показано високий ступінь резистентності культур, що були висіяні, до протибактеріальних та протимікотичних  препаратів. Наведені результати експериментального вивчення  формування резистентності до таких препаратів у штаму Pseudomonas putida на поверхнях полімерних матеріалів на різній основі. Розглянута можлива роль полімерних матеріалів, що застосовуються у інтер’єрі лікувальних  закладів, як резервуарів та джерел вторинної госпітальної інфекції.

    Summary

    Shafran L.M., Pushkina V.A. The role of polymers  in the microbial ecosystems  formation in the hospital premices.

    The spectrum of medically significant microorganisms, sorbed on various polymeric and traditional materials, in the hospital premices is investigated. The high degree  of the allocated cultures resistance to antimicrobial and antimycotic preparations is shown. The experimental study allowed to establish the resistance formations in the  given microorganisms, besides Pseudomonas putida, growing on the surfaces of polymeric materials with a various basis, to the antibacterial preparations. The possible role of polymeric materials used into interior of medical premises is considered as a source and reservoir of the nosocomial infections.

  • Нет пока ответов

    Комментарии закрыты.