Влияние электромагнитного излучения на частотах молекулярных спектров поглощения и излучения атмосферного кислорода и оксида азота на прокариотические клетки (10.05.2011)

Автор: Пронина Елена Александровна

Что касается АФК, известно, что они не только оказывают вредное воздействие на клетки, но также являются сигнальными молекулами, участвующими в активации защитных систем (Foyer C. et al., 1997; Neill S. et al., 2002). Существует предположение о том, что так называемая окислительная вспышка – усиленная вне- или внутриклеточная продукция АФК на начальном этапе воздействия – является первым событием в цепи передачи сигналов, которое запускает (включает) работу других механизмов защиты (Foyer C. et al., 1997; Lamb C., Dixon R., 1997). Увеличение продукции АФК, очевидно, изменяет редокс-состояние определенных внутриклеточных макромолекул; их окисление или восстановление приводит к активации или ингибированию последующих процессов в цепи передачи сигналов.

Известно, что в условиях окислительного стресса NO может выступать в качестве антиоксиданта, способного, например, подавлять процессы свободнорадикального окисления липидов (Bloodsworth А. et al., 2000; Schafer F. et al., 2002). С другой стороны, при взаимодействии NO с супероксидом и молекулярным кислородом образуются активные формы азота, являющиеся сильными окислителями – пероксинитрит и диоксид азота (Pryor W. et al., 2006). Эти процессы препятствуют функционированию NO как сигнальной молекулы.

В нашем случае облучение бактериальной культуры ЭМИ на частоте МСПИ NO ведет к повышению активности ферментов антиоксидантной защиты, а уровень продуктов перекисного окисления не увеличивается, т.е. в клетке сохраняется баланс между про- и антиоксидантыми системами.

Облучение бактериальной культуры ЭМИ на частоте МСПИ О2 ведет сначала к повышению активности ферментов антиоксидантной защиты, а при более длительном воздействии (60-минутная экспозиция) – к торможению активности и каталазы и супероксиддисмутазы. Уровень активности пероксидазы был повышен и при 60-минутном облучении ЭМИ на частоте О2. При этом уровень продуктов перекисного окисления не увеличивается. Следовательно, в клетке срабатывают защитные реакции и, кроме ферментного звена, включаются другие механизмы защиты, поэтому срыва адаптационных механизмов не происходит.

Разный эффект влияния ЭМИ можно объяснить резонансным взаимодействием излучения с биологическими системами (Давыдов, 1979; Девятков Н.Д., Голант М.Б., Бецкий О.В., 1982, 1991; Frohlich H., 1968; Kaisser, 1995).

Влияние ЭМИ на частотах МСПИ NO и МСПИ O2 на течение экспериментальной гнойной инфекции, вызванной антибиотикочувствительными и антибиотикорезистентными штаммами P. aeruginosa и S. aureus

В настоящее время наиболее значимыми возбудителями гнойно-воспалительных заболеваний являются S. aureus, P. aeruginosa, которые ряд исследователей относят к «проблемным» микроорганизмам (Яковлев С.В., 2000; Сидоренко С.В., 2004; Brook I., Frazier E.H., 1998; Bowler P.G., Duerden B.I., Armstrong D.G., 2001; Church D., Elsayed S. et al., 2006).

В экспериментах использовались по два клинических штамма

P. aeruginosa и S. aureus. Полученные данные представлены на рис. 12-15.

Рис. 12. Сроки эпителизации экспериментальной раны,

вызванной инфицированием чувствительным штаммом P. aeruginosa

Сравнительный анализ динамики площади заживления ран показал, что в контрольный срок – через 20 суток после заражения – у животных с экспериментальной инфекцией, вызванной P. aeruginosa AmikSCefS, площадь поражения сократилась и в контрольной группе составляла 35,17% от исходной; при лечении амикацином – 17,93% (p<0,05); цефтазидимом – 26,76% (p<0,05); при ЭМИ на частоте МСПИ О2 – 33,8% (p>0,05); ЭМИ на частоте МСПИ NO – 14,49% (p<0,05); при сочетанном применении амикацина и ЭМИ МСПИ О2 – 24,83% (p<0,05); амикацина и ЭМИ на частоте МСПИ NO – 0% (p<0,05); при сочетанном применении цефтазидима и ЭМИ на частоте МСПИ О2 – 30,3% (p<0,05); цефтазидима и ЭМИ на частоте МСПИ NO – 0% (p<0,05). Относительная погрешность измерений в эксперименте составляла не более 2%.

Рис. 13. Сроки эпителизации экспериментальной раны,

вызванной инфицированием устойчивым штаммом P.aeruginosa

Сравнительный анализ динамики площади заживления ран у животных с экспериментальной инфекцией, вызванной P. aeruginosa AmikRCefR, в контрольный срок – на 20-е сутки от момента нанесения и инфицирования ран – показал, что площадь поражения в контрольной группе составляла 31,25% от исходной. В группе животных, получавших лечение только амикацином или цефтазидимом, – 32,5% (p>0,05) и 30,63% (p>0,05) соответственно. Следовательно, результаты лечения только антибиотиками не отличались от результатов в контрольной группе. В группе животных, подвергшихся облучению на частотах МСПИ О2 и МСПИ NO, – 35,63% (p>0,05) и 16,25% (p<0,05); при сочетанном лечении амикацином и ЭМИ на частоте МСПИ О2 и амикацином с ЭМИ на частоте МСПИ NO – 30,62% (p<0,05) и 7,5% (p<0,05) соответственно; в группах животных, получавших лечение цефтазидимом и ЭМИ на частотах МСПИ О2 и МСПИ NO, – 34,38% (p>0,05) и 13,13% (p<0,05). Относительная погрешность измерений в эксперименте составляла не более 2%.

Рис. 14. Сроки эпителизации экспериментальной раны,

вызванной инфицированием чувствительным штаммом S. aureus

Сравнительный анализ динамики площади заживления ран показал, что в контрольный срок – через 20 суток после заражения – у животных с экспериментальной инфекцией, вызванной S. aureus OxacS LincS, чувствительным к оксациллину и линкомицину, к 20-м суткам площадь поражения в контрольной группе составляла 33,87% от исходной, при лечении оксациллином или линкомицином – 15,6% (p<0,05) и 15,45% (p<0,05); при облучении ЭМИ на частотах МСПИ О2 и МСПИ NO – 35,48% (p>0,05) и 4,03% (p<0,05) соответственно; при сочетанном применении оксациллина и ЭМИ на частоте МСПИ О2 – 25,8% (p<0,05); оксациллина и ЭМИ на частоте МСПИ NO – 0% (p<0,05); при сочетанном применении линкомицина и ЭМИ на частоте МСПИ О2 – 16,94% (p<0,05); линкомицина и ЭМИ на частоте МСПИ NO – 0% (p<0,05). Относительная погрешность измерений в эксперименте составляла не более 2%.

Рис. 15. Сроки эпителизации экспериментальной раны,

вызванной инфицированием устойчивым штаммом S. aureus

У животных с экспериментальной инфекцией, вызванной S. aureus OxacR LincR, устойчивым к оксациллину и линкомицину, площадь поражения на 20-е сутки в контрольной группе составляла 33,85% от исходной; при лечении оксациллином – 33,08% (p>0,05); линкомицином – 30,08% (p>0,05); при облучении ЭМИ на частоте МСПИ О2 – 33,08% (p>0,05); ЭМИ на частоте МСПИ NO – 12,3% (p<0,05); при сочетанном применении оксациллина и ЭМИ на частоте МСПИ О2 – 26,93% (p<0,05); оксациллина и ЭМИ на частоте МСПИ NO – 2,3% (p<0,05), при сочетанном применении линкомицина и ЭМИ на частоте МСПИ О2 – 23,85% (p<0,05); линкомицина и ЭМИ на частоте МСПИ NO – 0% (p<0,05). Относительная погрешность измерений в эксперименте составляла не более 2%.

Определяя динамику сроков заживления гнойно-воспалительных ран, удалось установить, что при экспериментальной инфекции, вызванной

P. aeruginosa AmikSCefS, средние сроки заживления составляли в контрольной группе 26,8±2,1 суток; при лечении амикацином – 21,2±1,8 суток (p<0,05); цефтазидимом – 21,7±1,8 суток (p<0,05); при ЭМИ на частоте МСПИ О2 – 25,8±2,6 суток (p>0,05); ЭМИ на частоте МСПИ NO – 21,5±1,4 суток (p<0,05); при сочетанном применении амикацина и ЭМИ на частоте МСПИ О2 – 24,43±1,9 суток (p<0,05); амикацина и ЭМИ на частоте МСПИ NO – 16,2±0,7 суток (p<0,05); при сочетанном применении цефтазидима и ЭМИ на частоте МСПИ О2 – 24,63±1,9 суток (p>0,05); цефтазидима и ЭМИ на частоте МСПИ NO – 16,4±0,9 суток (p<0,05).

У животных с экспериментальной инфекцией, вызванной P. aeruginosa AmikRCefR, средние сроки заживления ран в контрольной группе составляли 28,4±2,4 суток; в группе животных, получавших лечение только амикацином или цефтазидимом, – 30,1±2,3 суток (p>0,05) и 27,9±2,4 суток (p>0,05) соответственно. В группе животных, подвергшихся облучению ЭМИ на частотах МСПИ О2 и МСПИ NO, – 30,1±2,7 суток (p>0,05) и 23,2±2,2 суток (p<0,05); при сочетанном лечении амикацином и ЭМИ на частоте МСПИ О2 и амикацина с ЭМИ на частоте МСПИ NO – 25,3±2,2 суток (p<0,05) и 19,8±0,9 суток (p<0,05); в группах животных, получавших лечение цефтазидимом и ЭМИ на частотах МСПИ О2 и МСПИ NO, – 28,7±2,4 суток (p>0,05) и 19,0±0,8 суток (p<0,05).

У животных с экспериментальной инфекцией, вызванной S. aureus OxacS LincS, средние сроки заживления ран в контрольной группе составили 26,8±2,6 суток; при лечении оксациллином или линкомицином – 22,8±2,4 (p<0,05) и 22,4±2,0 (p<0,05) суток; при ЭМИ на частотах МСПИ О2 и МСПИ NO – 27,1±3,1 (p>0,05) суток и 20,7±1,9 (p<0,05) суток соответственно; при сочетанном применении оксациллина и ЭМИ на частоте МСПИ О2 – 23,4±2,4 (p<0,05) суток; оксациллина и ЭМИ на частоте МСПИ NO – 16,8 ±1,2 (p<0,05) суток; при сочетанном применении линкомицина и ЭМИ на частоте МСПИ О2 – 23,4±2,2 (p>0,05) суток; линкомицина и ЭМИ на частоте МСПИ NO – 17,4%±1,2 (p<0,05) суток.

У животных с экспериментальной инфекцией, вызванной вызванной

S. aureus OxacR LincR, устойчивым к оксациллину и линкомицину, средние сроки заживления ран и в контрольной группе составляли 27,1±2,7 суток; при лечении оксациллином и линкомицином – 26,8±2,3 (p>0,05) и 27±2,6 (p>0,05) суток; при ЭМИ на частотах МСПИ О2 и МСПИ NO – 26,61±2,6 (p>0,05) и 22,1±2,2 (p<0,05) суток соответственно; при сочетанном применении оксациллина и ЭМИ на частоте МСПИ О2 – 24,2±1,8 (p<0,05) суток; оксациллина и ЭМИ на частоте МСПИ NO – 19,8±0,9 суток (p<0,05); при сочетанном применении линкомицина и ЭМИ МСПИ О2 – 21,7±1,9 суток (p<0,05); линкомицина и ЭМИ МСПИ NO – 19,2±1,1 (p<0,05) суток.

Анализируя результаты влияния электромагнитного излучения на частотах кислорода и оксида азота на течение раневого процесса, можно отметить, что ЭМИ на частоте МСПИ О2 практически не влияло на показатели планиметрии и скорость заживления инфицированных ран. Результаты сочетанного применения ЭМИ на частоте МСПИ О2 с антибиотиками были хуже, чем при использовании ЭМИ на частоте МСПИ NO, но лучше, чем в группе животных, не получавших никакого лечения.

Использование в лечении экспериментальной инфекции только ЭМИ на частоте МСПИ NO положительно влияло на течение и скорость заживления ран во всех сериях эксперимента. При облучении ЭМИ на частоте МСПИ NO у всех животных значительно сокращались сроки заживления и площадь раневой поверхности. Это касалось инфекции, вызванной как антибиотикочувствительным, так и антибиотикоустойчивым штаммами синегнойной палочки и стафилококка.

ЭМИ на частоте МСПИ NO действует при лечении инфекции, вызванной антибиотикочувствительными штаммами, так же, как и лечение только антибиотиками (0,05; 0,19, р>0,05 – разница недостоверна). Сочетанное применение ЭМИ на частоте МСПИ NO с антибиотиками при лечении экспериментальной инфекции, вызванной антибиотикочувствительными штаммами, было более эффективно, чем применение только антибиотикотерапии или же только ЭМИ на частоте МСПИ NO.

Результаты лечения не зависели от вида микроорганизма и механизма действия антибиотика. Одинаковый положительный эффект наблюдался при сочетанном применение ЭМИ на частоте МСПИ NO как с антибиотиками, нарушающими синтез клеточной стенки (цефтазидим, оксациллин), так и с антибиотиками – ингибиторами синтеза белка (амикацин, линкомицин).

Таким образом, показано, что облучение ЭМИ на частоте МСПИ NO при лечении экспериментальной раневой инфекции существенно ускоряет сроки заживления ран. С этих позиций можно рекомендовать данный способ воздействия в комплекс лечения раневых процессов.

Влияние ЭМИ на частотах МСПИ O2 и МСПИ NO

на интенсивность образования биопленок Pseudomonas aeruginosa

В настоящее время бактериальные биопленки рассматриваются как основная форма существования бактерий (Тец В.В. и соавт., 2004, 2008; Shen Y. et al., 2009; Сидоренко С.В., 2004; Белобородова Н.В., Байрамов И.Т., 2008; Costerton J.W., Lewandowski Z, Caldwell D. et al., 1995; Costerton J.W., Veeh R., Shirtliff M. et al., 2003; O’Toolе G.A., Kaplan H.B., Kolter R., 2000), в том числе и на раневых поверхностях, особенно в случаях хронических инфицированных ран (Davis S. et al., 2008; Kirketerp-Moller K., Bjarnsholt T., Kristiansen S. et al., 2007, 2008; Edwards R., Harding K.G., 2004)

Различная степень выраженности факторов вирулентности исследованных штаммов P. aeruginosa отражалась на интенсивности пленкообразования. Способность к формированию бактериальных биопленок наиболее свойственна штаммам, обладающим выраженной протеолитической, гемолитической активностью и пигментообразованием.

Для изучения влияния электромагнитного излучения на процесс пленкообразования использовали штамм P. aeruginosa с наиболее выраженной способностью к образованию биопленки.

Облучение ЭМИ на частотах МСПИ O2 и МСПИ NO проводили через 12 и 24 часа с момента внесения инокулята в лунки планшета. Экспозиция облучения составляла 15, 30 и 45 минут.

Планктонный рост P. aeruginosa при облучении культуры ЭМИ на частоте МСПИ O2 на 12 и 24-м часу возрастал. Максимальные значения оптической плотности были при 30- и 45-минутной экспозиции. По сравнению с контролем этот показатель увеличился: на 12-м часе в 1,63 и 1,67 раза; на 24-м часе в 1,7 и 1,63 раза соответственно. Оптическая плотность биопленок также увеличивалась при 30 и 45 минутах экспозиции: на 12-м часе в 1,26 и 1,25 раза; на 24-м часе в 1,25 и 1,26 раза соответственно.

При воздействии ЭМИ на частоте МСПИ NO на культуру P. aeruginosa в течение 15 и 30 минут через 12 часов с момента внесения инокулята величина оптической плотности планктонного роста оставалась неизменной; при 45-минутной экспозиции происходило ее небольшое увеличение, но данные статистически недостоверны. Оптическая плотность биопленок, напротив, уменьшалась при 30 и 45 минутах воздействия ЭМИ на частоте МСПИ NO: в 1,37 и в 1,33 раза соответственно.


загрузка...