Сорбционная активность полисорба ВП и углеродного энтеросорбента, модифицированного полиаргинином, на примере E. coli и S. aureus в условиях in vitro

Staphylococcus aureus

Заболевания, вызываемые условнопатогенной микрофлорой, занимают важное место среди причин, снижающих продуктивность и сохранность животных [2]. Это обусловлено возрастающим прессингом стресс-факторов на иммунную систему животных. Нерациональное применение антибактериальных препаратов для борьбы с оппортунистическими инфекциями животных привело к появлению полирезистентных штаммов микроорганизмов и снижению эффективности фармакотерапии [1, 4]. В связи с этим возрастает роль методов эфферентной терапии, направленной на снижение эндоинтоксикации при инфекционных заболеваниях и ограничение колонизационной активности условно-патогенной микрофлоры. В связи с этим была поставлена цель – провести сравнительную оценку сорбционной активности Полисорба ВП и Углеродного энтеросорбента, модифицированного полиаргинином, на примере E. coli и S. aureus в условиях in vitro.

E. coli и S. aureus имеют важное клиническое значение для современного промышленного свиноводства, которое развивается в условиях повышенного риска передачи инфекции в больших популяциях животных и постоянного напряжения их стресс-лимитирующих систем [5]. Escherichia coli является одной из часто встречающихся бактерий в желудочно-кишечном тракте млекопитающих [6] и может быть причиной инфицирования других органов и систем. Колибактериоз свиней создает широкий спектр проблем, таких как неонатальная диарея, диарея после отъема, отечная болезнь, септицемия, полисерозит, колиформный мастит и инфекции мочевыводящих путей [8, 10]. Усугубляющим ситуацию фактором является роль E. coli в качестве резервуара генов устойчивости к антибиотикам [7].

Staphylococcus aureus представляет одну из наиболее клинически значимых угроз, как для животных, так и для человека. Данный микроорганизм имеет высокий приоритет в списке возбудителей заболеваний, против которых ведется поиск эффективных лекарственных средств [15]. S. aureus вызывает широкий спектр заболеваний, включая инфекции кожи и мягких тканей, инфекционный эндокардит, пневмонию, менингит, остеомиелит, мастит, артрит, бактериемию, а также жизнеугрожающие состояния, опосредованные токсинами микроорганизма. Эти инфекции связаны с высокой заболеваемостью, смертностью и значительными экономическими последствиями. Клиническое значение S. aureus обусловлено его способностью быстро адаптироваться к селективному давлению антибиотиков [13]. При этом у людей, вовлеченных в работу со свиньями, отмечена повышенная встречаемость возбудителя, включая носительство метициллин-резистентного S. aureus

(methicillin-resistant S. aureus – MRSA) и S. aureus с множественной лекарственной устойчивостью (multidrug-resistant S. aureus – MDRSA) [9, 12]. По этой причине свиноводство в целом рассматривается как фактор риска заражения и высокой распространенности носительства мультирезистентного золотистого стафилококка [14].

Указанные обстоятельства обусловливают актуальность поиска способов минимизации нежелательных эффектов при использовании различных лекарственных средств для лечения инфекционных заболеваний, возбудителями которых выступают E. coli и S. aureus.

Материал и методы исследования. Исследования проводили на базе Омской областной ветеринарной лаборатории (БУ «ООВЛ») и кафедры ветеринарной микробиологии, инфекционных и инвазионных болезней ИВМиБ Омского ГАУ. Для сравнительной оценки сорбционной активности препаратов Полисорб ВП (АО «Полисорб», Россия, Копейск) и Углеродный энтеросорбент, модифицированный полиаргинином (Центр новых химических технологий ИК СО РАН, Россия, Омск), использовали тест-культуры Staphylococcus aureus АТСС 6538-Р FDA 209-Р и Escherichia coli М-17.

Из суточных агаровых тест-культур готовили суспензии в изотоническом растворе натрия хлорида в концентрации 1,5 х 106 КОЕ/мл согласно стандарту мутности. Готовую взвесь асептически разливали в пробирки по 5 мл, куда предварительно вносили испытуемые препараты по 100 мг. Контролем служили пробирки с микробной взвесью без препаратов. Экспозиция микробной суспензии и испытуемых препаратов составляла 30 и 60 мин. По прошествии указанных промежутков времени суспензию с препаратом фильтровали через стерильный бумажный фильтр. Фильтрат использовали для последующего разведения и бактериологического посева. Ряд последовательных разведений субстрата проводили в изотоническом растворе натрия хлорида (9 мл), перенося пипеткой по 1 мл взвеси до конечного разведения 10-12. Посев взвеси осуществляли в объеме 0,01 мл на чашки Петри с ГРМ-агаром с последующим растиранием шпателем Дригальского для получения изолированных колоний. Инкубировали посевы 24 ч при 37°С. После инкубирования подсчитывали количество выросших колоний и сравнивали с контролем.

Для пересчета количества КОЕ в 1 мл использовали формулу:

М =

a ■ Ю* V

где М – количество клеток в 1 мл взвеси бактерий, а – число колоний, выросших при посеве данного разведения, V – объем посеянной взвеси бактерий, 10n – коэффициент разведения.

Исследование с каждым препаратом проводили в трех повторностях.

Статистическую обработку данных проводили при помощи t-критерия Стьюдента. Различия считали статистически значимыми при P<0,05.

Результат исследований.

Результаты представлены в таблице 1. При использовании Полисорба ВП концентрация S. aureus снизилась по сравнению с контрольной пробой на 91,5

% через 30 минут и на 99,4 % при 60минутной экспозиции. В отношении E. coli эффективность сорбции составила 41,7 % через 30 минут и 79,2 % по истечении 60 минут.

Применение Углеродного энтеросорбента, модифицированного полиаргинином, вызывает снижение концентрации S. aureus на 88,7 % относительно контроля, E. coli – на 87,5 % при 30-минутной экспозиции. Через 60 минут количество колониеобразующих единиц S. aureus уменьшается на 97,2 % относительно контроля, а концентрация E. coli начинает вновь возрастать, хотя остается ниже контрольного уровня на

85,9 %. Указанная закономерность свидетельствует о начале десорбции. Однако в целом следует признать более высокую эффективность сорбента, модифицированного полиаргинином, в отношении E. coli, в то время как Полисорб ВП в большей степени снижает концентрацию S. aureus.

Таблица 1 – Сравнительная оценка сорбционной активности энтеросорбентов,

КОЕ/мл

Тестовые микроорганизы	Контроль	Экспозиция 30 мин	Экспозиция 60 мин
Полисорб ВП
S. aureus	(10,60±0,91)×1015	(0,90±0,22)×1015*	(0,06±0,002)×1015*
E. coli	(2,40±0,32)×1015	(1,40±0,08)×1015*	(0,50±0,003)×1015*
Углеродный энтеросорбент, модифицированный полиаргинином
S. aureus	(10,60±0,91)×1015	(1,20±0,05)×1015*	(0,30±0,001)×1015*
E. coli	(2,40±0,32)×1015	(0,30±0,002)×1015*	(0,34±0,003)×1015*

Примечание: * - P<0,05 относительно контроля

Очевидно, установленные различия обусловлены морфологическими особенностями возбудителей и в разной степени выраженным их «сродством» к энтеросорбентам [11]. Углеродный энтеросорбент характеризуется преобладанием мезо- и микропор, удобных для закрепления перитрихиально расположенных жгутиков у E. coli . Стафилококки, имеющие правильную шаровидную форму диаметром 0,5-1,5 мкм, легче поглощаются макропористым Полисорбом ВП. Немаловажное значение имеет щелочная реакция среды данного сорбента [3], выходящая за границы оптимума pH для стафилококков.

Заключение. Таким образом, результаты исследования подтверждают целесообразность применения энтеросорбентов в условиях in vivo как регуляторов кишечной микробиоты, играющей важную роль в регуляции восприимчивости к патогенам. Гармонизируя работу организма в целом, энтеросорбенты повышают продуктивность животных и качество продуктов питания животного происхождения. Однако для достижения максимально выраженных эффектов сорбционной терапии необходимо учитывать физико-химические свойства сорбентов и адгезионные свойства микроорганизмов.

Работа выполнена в рамках гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых (МД-2435.2022.5.).