Влияние элеутерококка колючего на устойчивость E. coli к антибиотикам

Введение. Устойчивость микробов к антибиотикам время создает серьезные препятствия в здравоохранения и ветеринарии, создавая социальные и экологические проблемы [1]. Широкое внедрение антибиотиков в практику привело к тому, что резистентность к антибактериальным препаратам формируется практически у всех патогенных и условно-патогенных бактерий [2].

Существующие способы открытия антибиотиков не успевают за эволюцией устойчивости. Поэтому крайне необходимы иные стратегии борьбы с бактериальными инфекциями [3].

Усилия по решению этой проблемы можно свести к двум основным стратегиям: 1) разработка новых антимикробных препаратов и 2) поиск иных стратегий, которые могут восстановить или сохранить эффективность существующих антимикробных препаратов.

Учитывая, что растительные лекарственные средства по-прежнему эффективны в борьбе с инфекциями, то они, несомненно, представляют интерес в борьбе с лекарственной устойчивостью микроорганизмов в перспективе [4, 5].

Бактериальные инфекции, несмотря на преобладание вирусных инфекций, не теряют своей актуальности, так как растет антибиотикорезистентность у возбудителей этих инфекций [6].

Escherichia coli, представитель семейства Enterobacteriaceae , является обычным обитателем кишечника человека и животных и является одним из резервуаров генов устойчивости к антибиотикам. Устойчивость присутствует у эшерихий выделенных как от людей, так и от домашних животных. Кроме того, устойчивость E.coli по крайней мере к двум классам антимикробных препаратов в настоящее время является обычным явлением в медицине и ветеринарии и оказывает существенное влияние на доступные терапевтические возможности [7-9] .

Фитотерапевтические препараты обладают потенциалом преодоления резистентности. Сочетание фитокомпонентов со стандартными средствами лечения может работать синергически, повышая эффективность препарата, потенциально снижая риск побочных эффектов и в конечном итоге борясь с развитием резистентности [10].

Научных исследований о влиянии элеутерококка колючего в отношении снижения резистентности микроорганизмов нами найдено не было. Поэтому цель исследования - изучить влияние элеутерококка колючего на возможные изменения чувствительность E.coli к антимикробным препаратам.

Условия материалы и методы. В качестве объекта исследований использовали культуры E.coli , персистирующие в условиях агропромышленного животноводческого хозяйства среди телят с симптомами острых кишечных заболеваний.

Устойчивость к антибактериальным препаратам устанавливали дискодиффузионным методом с применением стандартизированных коммерческих дисков с антибиотиками на среде Мюллера-Хинтона. Оценку результатов проводили согласно значениям диаметров зон задержки их роста у исследуемых культур [11].

Влияние элеутерококка колючего на изменение устойчивости к антибактериальным препаратам изучали путем соинкубирования культур E.coli (предварительно выращенных на мясопептонном бульоне) с отваром корня элеутерококка в условиях шейкер-инкубатора в течение 60 минут при 37⁰ С. В дальнейшем смесь центрифугировали (3000 оборотов в минуту), культуру двукратно отмывали физиологическим раствором и пересевали на скошенный 3,6 % мясо-пептонный агар. После воздействия вновь определяли устойчивость к антимикробным препаратам [12]. Контролем служили значения устойчивости у этих же культур полученные без влияния элеутерококка.

Устойчивость определяли к 12-ти препаратам, принадлежащим к пяти группам антимикробных препаратов: пенициллины, карбопенемы, цефалоспорины, аминогликозиды, фторхинолоны. Данными препаратами явились: ампициллин, амоксициллин / клавулановая кислота, тикарциллин / клавулановая кислота, имипенем, цефтриаксон, цефиксим, цефтазидим, стрептомицин, гентамицин, ципрофлоксацин, левофлоксацин, норфлоксацин.

С каждой культурой проводили опыт в трех повторностях. Полученные результаты подвергали статистической обработке, используя программу Microsoft Excel 2010.

Результаты и обсуждения . В процессе изучения установлено, что E.coli , выделенные от телят, имели различный уровень выраженности устойчивости к исследуемым группам антибактериальных препаратов даже в пределах одной группы антимикробных средств.

Так, к ампициллину, принадлежащему к группе антибиотиков пенициллинового ряда Escherichia проявляли устойчивость в 80% случаев. К тикарциллину в комплексе с клавулановой кислотой E.coli были чувствительны в 100% случаев. Амоксициллин с клавулановой кислотой действовал подавляюще на 20% E.coli, 80% - обладали промежуточной чувствительностью.

Имипенем, принадлежащий к группе карбопенемов, имел высокую активность. Исследуемые культуры были чувствительны к нему в 100% случаев.

Менее высокие были показатели чувствительности к цефтриаксону, являющемуся представителем группы цефалоспоринового ряда. Так культуры E.coli в 40% случаев были чувствительными и в 60% проявляли промежуточную чувствительность Цефиксим так же является представителем антибиотиков группы цефалоспоринов. К нему E.coli в 20 % случаев были чувствительны, в 40% случаев проявляли промежуточную чувствительность, и у 40% культур отмечалась абсолютная резистентность. К цефтазидиму выявлена устойчивость у 80% эшерихий и у 20% культур данный препарат подавлял рост.

К стрептомицину, представителю группы аминогликозидов, в 100% случаев оказались устойчивы все культуры эшерихий. Гентамицин так же является представителем группы аминогликозидов. К нему эшерихии были чувствительны в 80% случаев.

Разная чувствительность наблюдалась у бактерий к препаратам фторхинолонового ряда. К ципрофлоксацину в большинстве случаев эшерихии чувствительны в 80% случаев, в 20% - устойчивы. К левофлоксацину 80% эшерихий обладали абсолютной чувствительностью и 20% - промежуточной.

После проведения математической обработки цифровых показателей зон задержки роста было установлено, что в среднем, эшерихии были чувствительны к тикарциллину и амоксициллину с клавулановой кислотой, имепенему, гентамицину ципрофлоксацину, левофлоксацину и норфлоксацину (Таблица).

К цефтриаксону Escherichia обладали промежуточной чувствительностью. Устойчивость отмечается к ампициллину, цефиксиму, цефтазидиму и стрептомицину .

Для сравнительной оценки изменения антибиотикочувстви-тельности культур E.coli до и после воздействия на них элеутерококка мы также использовали усредненные цифровые данные, которые представлены в таблице.

Анализ полученных данных свидетельствует, что элеутерококк колючий ни к одному антибиотику не снижает чувствительность.

Не повышается чувствительность E.coli, к пенициллинам. К ампициллину диаметр зон роста изменяется незначительно. К комплексам тикарциллин/клавулановая кислота и аммоксицил-лин/клавулановая кислота чувствительность E.coli так же оставалась прежней, довольно высокой, с незначительным изменением диаметров зон задержки роста.

Таблица – Значение диаметров зон подавления роста при определении чувствительности энтеробактерий рода Escherichia coli к антибактериальным препаратам диско-диффузионным методом до и после влияния элеутерококка колючего, мм (M ± m), n=15

Группа антимикробного препарата	Наименование антимикробного препарата	Контроль	Отвар корня элеутерококка
пенициллины	1 ампициллин	10,9±1,00	10,8±1,12
	2 тикарциллин / клавулановая кислота	23,4±0,31	23,7±0,77
	3 амоксициллин / клавулановая кислота	18,3±0,32	18,5±0,96
карбопенемы	4 имипенем	24,1±0,34	27,3±0,64
цефалоспорины	5 цефтриаксон	17,7±1,35	21,1±1,26
	6 цефиксим	14,8±1,02	16,9±1,02
	7 цефтазидим	10,8±0,82	14,9±1,73
аминогликозиды	8 стрептомицин	9,2±0,37	9,4±0,16
	9 гентамицин	19,5±1,35	21,5±0,62
фторхинолоны	10 ципрофлоксацин	21,1±1,40	23,9±1,16
	11 левофлоксацин	23,7±1,11	26,0±1,00
	12 норфлоксацин	21,5±0,52	22,3±1,14

К имипенему чувствительность осталась прежней, высокой, зона задержки роста увеличилась в 1,13 раза под воздействием адаптогена.

Резистентность к цефиксиму абсолютная стала промежуточной при воздействии элеутерококка, чувствительность повысилась в 1,14 раза.

Эшерихии были чувствительны к антимикробным препаратам группы фторхинолонов изначально, чувствительными и остались, но зоны задержки роста бактериальных культур изменились. Отвар корней элеутерококка изменяет чувствительность с промежуточной до абсолютной к цефтриаксону, увеличивая зону задержки роста в 1,2 раза. В 1,14 раза повысилась чувствительность к цефиксиму, устойчивость преобразовалась до промежуточной чувствительности. Зона задержки роста для цефтазидима увеличилась более значительно, в 1,38 раза, но E.coli остались резистентными. Изначально чувствительность была очень низкой.

К стрептомицину устойчивость под воздействием элеутерококка не изменилась, резистентность к данному антибактериальному препарату сохраняется. К гентамицину зоны задержки роста увеличилась незначительно, в 1,10 раза, чувствительность изначально была высокая.

К антибиотикам фторхинолонового ряда E.coli были высокочувствительными изначально, и элеутерококк повысил зоны задержки роста, к ципрофлоксацину в 1,13 раза, левофлоксацину в 1,09 раза и норфлоксацину в 1,04 раза.

Заключение. Устойчивость к антибиотикам является сложной проблемой, поскольку бактерии постоянно эволюционируют, развивая механизмы, позволяющие им выживать даже при воздействии антимикробных препаратов, и обусловлена разнообразными механизмами передачи устойчивости, которые часто включают комбинацию нескольких механизмов. Устойчивость может передаваться как вертикально (от материнской клетки к дочерним), так и горизонтально (между различными бактериями).

Основные механизмы развития устойчивости к антибиотикам схожи и заключаются в том, что бактерии могут изменять работу транспортных систем, ответственных за проникновение препарата в микробную клетку и активный эффлюкс, энзиматическую модификацию и инактивацию противомикробного средства, вызывать изменения в белках-мишенях, делая бактерии устойчивыми. [13- 15].

Пенициллины, цефалоспорины и карбапенемы - бета-лактамные антибиотики, которые отличаются по спектру активности и устойчивости к бета-лактамазам. Из них наиболее эффективными и нечувствительными к бета-лактамазам являются карбопенемы, менее эффективными пенициллины. Что согласуется с полученными нами результатами.

К пенициллинам чувствительность после воздействия элеутерококка практически не изменилась независимо от их изначальной устойчивости/чувствительности к препарату. Цефтазидим, цефтриаксон и цефтриаксон - цефалоспорины третьего поколения, их устойчивость была различной, как до, так и после воздействия элеутерококка. Однако после воздействия исследуемого фактора происходило снижение резистентности на 14-38%. К имепенему (карбопенем) резистентность снизилась на 13%, к гентамицину (аминогликозид) - на 10%, к фторхинолонам на - 4-13%.

Предполагаем, что полученные результаты отражают уровень использования отдельных антимикробных препаратов в исследуемом животноводческом хозяйстве, что отразилось в закреплении генетических детерминант устойчивости. Чрезмерное и нерациональное использование антибиотиков создает условия, позволяющие выживать и распространяться устойчивым штаммам бактерий.

Исследования о влиянии элеутерококка колючего на уровень чувствительности к пяти группам антимикробных препаратов у E.coli представляют собой сведения о возможном его практическом применении в борьбе с лекарственно-устойчивыми инфекциями, а также для разработки комплексных препаратов антимикробного действия.

Поставленный эксперимент и анализ приведенных выше сведений говорит о значительных трудностях в поиске средств, снижающих резистентность микроорганизмов к антимикробным препаратам, и подтверждают актуальность дальнейших исследований в данном направлении.