Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,737

УРОВНИ ФЕРРИТИНА В СЫВОРОТКАХ КРОВИ И ПЕРИТОНЕАЛЬНОМ ЭКССУДАТЕ КРЫС ПРИ ВНУТРИБРЮШИННОМ ИНФИЦИРОВАНИИ МОНОКУЛЬТУРОЙ БАКТЕРИЙ

Мусагалиев А.А. 1 Коханов А.В. 1 Воронкова М.Ю. 1 Серебряков А.А. 1 Муртузалиев И.М. 1
1 ФГБОУ ВО «Астраханский государственный медицинский университет Минздрава России»
Исследована взаимосвязь концентрации ферритина в сыворотке крови и перитонеальном экссудате крыс с характером бактериальной контаминации после инфицирования брюшной полости различными штаммами условно-патогенных бактерий. Установлено достоверное повышение уровня ферритина в крови и в экссудате по сравнению с контролем после внутрибрюшинного введения стрептококка на 2-е сутки, после стафилококка − на 2-е и 3-и сутки. Синегнойная палочка дает две волны достоверного повышения ферритина в перитонеальном экссудате на 1-е и 3-и сутки после заражения. Внутрибрюшинное заражение клебсиеллой приводит к быстрому и достоверному повышению концентрации ферритина, уже начиная с 1-х суток, и к последующему плавному снижению ферритина в крови и перитонеальной жидкости инфицированных крыс. Сходная с клебсиеллой динамика изменения концентрации ферритина по сравнению с контролем наблюдается в группе животных, у которых моделировался каррагинановый асептический перитонит. Обнаружено, что концентрация ферритина в перитонеальной жидкости после инфицировании крыс любой из 5 монокультур грамположительных и грамотрицательных бактерий во всех случаях выше, чем в крови экспериментальных животных. Сделано предположение, что в перспективе, используя коэффициенты отношений концентрации ферритина в крови и перитонеальной жидкости с помощью экспресс-тестов для определения ферритина, можно будет с определенной степенью вероятности с первых дней прогнозировать характер бактериальной обсемененности брюшной полости.
уровни ферритина
моделирование перитонита
внутрибрюшинное инфицирование
штаммы условно-патогенных бактерий
лабораторные крысы
1. Гостищев В.К. Перитонит/ В.К. Гостищев, В.П. Сажин, А.Л. Авдоненко. – М.: ГЭОТАР-МЕД, 2002. – 237 с.
2. Абдоминальная хирургическая инфекция: клиника, диагностика, антимикробная терапия: Практическое руководство / Под редакцией B.C. Савельева, В.Р. Гельфанда. – М.; Литтерра, 2006. – 168 с.
3. Суковатых Б.С. Механизмы развития распространенного перитонита / Б.С. Суковатых, Ю.Ю. Блинков, О.Г. Фролова // Вестн. эксперим. и клинич. хирургии. – 2012. – Т. 5, № 2. – С. 470-478.
4. Володин В.В. Белки «острой фазы» воспаления при бактериальных инфекциях у новорожденных / Н.Н.Володин, В.В.Долгов, Д.Н.Дегтярев [и др.] // Рос. вестн. перинатол. и педиатрии. – 2000. – № 6. – С. 33-35.
5. Зурнаджьянц В.А. К вопросу о значении теста на α2-макроглобулин для своевременной диагностики тяжести воспалительного процесса в поджелудочной железе / В.А. Зурнаджьянц, Э.А. Кчебеков, А.В. Коханов [и др.] // Медицинский вестник Северного Кавказа. – 2016. – Т.11, № 3. – С. 405-408.
6. Чурляев Ю.А. Значение белков острой фазы воспаления в диагностике тяжести состояния при септических и гнойных процессах / Ю.А. Чурляев, Ю.Д. Прокопенко, Л.С. Карташян // Детская хирургия. – 2012. – T. 15, № 5. – С. 80-82.
7. Sormunen P. C-reactive protein is useful in distinguishing Gram strain-negative bacterial meningitis in children / P. Sormunen, M.J.T. Kallio, T. Kilpi, H. Peltola // J. Pediatrics. – 1999. – Vol. 134. – P. 725-729.
8. Зурнаджьянц В.А. Ферритин и лактоферрин в оценке степени тяжести состояния больных с перитонитом / В.А. Зурнаджьянц, Э.А. Кчибеков, М.А. Сердюков, В.А. Бондарев // Инфекции в хирургии. – 2014. – Т. 12, № 2. – С. 26-28.
9. Сушков С.В. Ферропротеины как биомаркеры при распространенном перитоните / С.В. Сушков, М.Я. Насиров, Н.Д. Гаджиев // Новости хирургии. – 2012. – Т. 20, № 1. – С. 67-70.
10. Петрова О.В. Взаимосвязь уровней тканевого и сывороточного ферритина и СРБ при остром холецистите / О.В. Петрова, А.В. Коханов, М.С. Савенков, А.А. Савенкова // Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. – 2010. – Т. 8, № 7. – С. 59-62.
11. Коханов А.В. Уровни сывороточного ферритина и термостабильной фракции альбумина в крови у больных аппендикулярным перитонитом / А.В. Коханов, Э.А. Кчибеков, О.А. Луцева, А.А. Мусагалиев // Современные проблемы науки и образования. – 2016. – № 6; URL: http://www.science-education.ru/article/view?id=25588 (дата обращения: 21.11.2016).
12. Коханов А.В. Взаимосвязь уровней сывороточных острофазовых белков и онкомаркеров с количественной оценкой тяжести травмы и общего состояния пострадавших / А.В. Коханов, В.В. Белопасов, Е.В. Метелкина [и др.] // Клиническая лабораторная диагностика. – 2008. – № 9. – С. 40a-40.

Причиной инфекции при перитоните могут быть самые различные бактерии [1, 2]. При этом особенности бактериальной обсемененности брюшины отражаются на течении патологического процесса в брюшной полости, влияют на симптоматику перитонита, характер течения инфекционного процесса. В процессе антибактериальной терапии состав микрофлоры изменяется в сторону преобладания устойчивых бактерий. Соответственно изменяется и этиологическая структура интраабдоминальных инфекций, развивающихся в послеоперационном периоде [1-3].

Бактериологический посев и многодневное культивирование образцов крови, перитонеальной жидкости на дифференциально-диагностических средах несвоевременно информирует о характере течения инфекционного процесса в брюшной полости и ведет к запоздалой хирургической коррекции возникающих осложнений. Следовательно, разработка простого и доступного способа быстрой диагностики спектра бактериальной контаминации брюшины остается актуальной проблемой абдоминальной хирургии.

Кроме посева, возможным вариантом определения характера бактериальной контаминации является серологическое исследование перитонеального экссудата на антигенный состав микрофлоры с помощью специфических антител или ПЦР-диагностики, однако такой тип исследований − прерогатива крупных клиник и научно-исследовательских учреждений и не подходит для массового обследования в хирургических отделениях.

Одним из путей решение данной проблемы в абдоминальной хирургии может стать разработка эквивалентов характера микрофлоры среди сывороточных белков острой фазы (БОФ) [2, 4, 5]. Зная взаимосвязь БОФ с составом микрофлоры, хирург может с определенной достоверностью (до результатов бактериологического исследования) предположить характер бактериального обсеменения брюшной полости, его количественные и качественные характеристики и, следовательно, определить оптимальный способ оперативного вмешательства с назначением адекватной антибактериальной терапии.

Предполагается взаимосвязь уровня С-реактивного белка (СРБ) со степенью инфицированности кокковой микрофлорой, прежде всего, с пневмококками [6, 7]. Имеются косвенные указания на взаимосвязь с определенными штаммами патогенных бактерий железосодержащих БОФ – ферритина и лактоферрина [8, 9]. Механизм бактериостатической активности этих белков состоит в том, что их апоформы активно аккумулируют железо, которое необходимо для развития патогенной микрофлоры [10, 11].

Ферритин (Фр) – растворимый в воде комплекс гидрофосфата железа с белком апоферритином, широко используемым в клинической практике для диагностики нарушений метаболизма железа [8, 10]. Установлена связь Фр с процессом тканевой деструкции, обязательно сопутствующим распространенным формам перитонита [8, 9, 11, 12].

Цель исследования: определить взаимосвязь между уровнем острофазового белка ферритина в сыворотке крови и перитонеальном экссудате крыс с характером бактериальной контаминации после инфицирования брюшной полости различными штаммами условно-патогенных бактерий.

Материалы и методы исследования. Работа выполнена на 90 белых крысах-самцах линии Wistar массой 180–240 г из питомника лабораторных животных ФГБУ «НИИ по изучению лепры» МЗ РФ (г. Астрахань), согласно принципам Европейской конвенции о защите позвоночных животных, используемых для экспериментов или в иных научных целях (Страсбург, 1986).

В соответствии с задачами, животные были распределены на 6 групп, в том числе на 5 основных групп по 12 крыс в каждой и 6-ю – группу сравнения, состоящую из 30 особей. Животным основных групп однократно внутрибрюшинно были введены пять различных культур условно патогенных бактерий, а крысам 6-й группы сравнения воспроизводили асептический перитонит однократным внутрибрюшинным введением 1 мл раствора каррагинана (ООО Тинокс-Хим, Москва), который готовили, растворяя 50 мг сухого порошка препарата в 10 мл стерильного изотонического раствора хлорида натрия

Для заражения животных использовали суточные агаровые культуры аэробных грамположительных бактерий – Staphylococcus aureus, Streptococcus pyogenes (серовар A) и аэробных грамотрицательных бактерий – Proteus vulgaris, Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella oxytoca, приготовленные на 0,9%-ном растворе хлорида натрия. Выбор этих 5 штаммов бактерий объясняется наиболее частым именно их обнаружением в перитонеальном экссудате при разлитом гнойном перитоните. Внутрибрюшинное заражение животное проводили инъекцией предварительно оттитрованных доз микроорганизмов, содержащих в объеме 0,5 мл 1×108 микробных тел стафилококка и стрептококка и 1×107 микробных тел протея, клебсиеллы и синегнойной палочки. Выбор дозы каждой бактериальной культуры был определен по 0,5 LD50, что обеспечивало выживание всех лабораторных животных более 3-х суток. Одномоментно с заражением крыс основных групп для замедления резорбции бактерий в кровь и профилактики летального сепсиса всем им внутрибрюшинно вводили раствор каррагинана по схеме и в дозе, аналогичным тем, что и при моделировании асептического перитонита у крыс 6-й группы сравнения. Через 24, 48 и 72 часа после внутрибрюшинных инъекций под эфирным наркозом путем декапитации осуществляли эвтаназию 4 животных каждой основной группы и 10 животных группы сравнения с последующим забором биоматериала.

Материалом для исследования служили сыворотка крови, полученной из яремной вены лабораторных животных, и перитонеальный экссудат, аспирированный из брюшной полости с помощью пастеровской пипетки. В качестве контроля использовали 10 образцов сывороток крови крыс различных групп, при этом кровь получали из хвостовой вены за неделю до начала эксперимента.

Уровень ферритина определяли в сыворотке крови и перитонеальной жидкости методом иммуноферментного анализа с помощью набора для определения данного железосодержащего БОФ у крыс (фирма «Cloud-Clone Corp.», США). Чувствительность теста составляет 1,7 нг/мл.

Результаты обработаны методами вариационной статистики и корреляционного анализа с применением лицензионного пакета программ MS Office Excel 2003. Статистическая значимость различий сравниваемых величин (p) между выборками оценивалась с помощью непараметрического критерия U (Вилкоксона – Манна-Уитни) для независимых выборок. Различия между выборками считались статистически достоверными при значении р < 0,05.

Результаты и их обсуждение

Использованные дозы бактерий для внутрибрюшинного инфицирования не вызывали гибели животных в течение последующих трех суток, однако при вскрытии четко присутствовали признаки перитонита различной степени тяжести.

Наблюдение за поведением животных показало, что крысы через сутки после воспроизведения перитонита отличались адинамичностью; шерсть у них была взъерошена, глаза мутные; животные отказывались от воды и пищи, живот у них был поддут, стула отсутствовал. На вскрытии у животных диагностировали разлитой перитонит: в брюшной полости жидкость в различном количестве и пласты фибрина, брюшина тусклая.

О наличии у них системной воспалительной реакции и перитонита уже через сутки после внутрибрюшинного инфицирования различными штаммами бактерий также свидетельствовало значительное (р<0,05) повышение уровня СРБ сыворотки крови во всех основных группах по сравнению с контрольными цифрами этих же животных до эксперимента.

Средний уровень Фр у интактных крыс (пробы крови получены за 9 дней до начала эксперимента) составил 29,1±2,56 нг/мл (контрольная группа) (табл. 1), что в несколько раз ниже нормальных средних уровней сывороточного Фр в крови человека.

Установлено, что в крови у крыс с асептическим перитонитом, вызванным каррагинаном, на протяжении всех трех суток наблюдения отмечалось недостоверное повышение уровня Фр (на 20–25 % выше контрольных цифр) (табл. 1). Уровень Фр в сыворотке крови крыс при асептическом перитоните стабилен на всем протяжении наблюдения (рис. А).

В первые 24 часа у крыс, зараженных бактериальными культурами одновременно с моделированием перитонита каррагинаном, в крови также не наблюдалось статистически значимого повышения уровня ферритина относительно контрольных значений, однако среди грамотрицательных бактерий только внутрибрюшинное инфицирование бактериями Proteus vulgaris никак не отражалось на концентрации ферритина в крови (табл. 1, рис. А). Другие культуры грамотрицательных бактерий (Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella oxytoca) давали в первые сутки заражения крыс уровни Фр, превышающие контрольные в 1,4–1,5 раза.

Таблица 1

Содержание ферритина в крови и перитонеальном экссудате крыс в различные сроки после внутрибрюшинной инъекции каррагинана и бактерий

 

Фр (нг/мл)

кровь

экссудат

1-е сутки

2-е сутки

3-е сутки

1-е сутки

2-е сутки

3-е сутки

Стрептококк

(n = 4×3)

32,0±7,37

55,5±7,79

Р(U)<0,05

48,8±9,72

36,3±7,31

69,5±9,85

Р(U)<0,05

60,2±9,81

Стафилококк

(n = 4×3)

25,6±5,86

79,8±15,29

Р(U)<0,05

73,4±14,95

35,5±7,14

116,8±13,05

Р(U)<0,01

104,2±18,69

Р(U)<0,05

Протей

(n = 4×3)

24,7±5,65

25,9±2,31

29,5±3,60

32,9±6,64

36,8±4,22

50,6±9,14

Псевдомонас

(n = 4×3)

44,9±10,28

41,0±5,70

44,9±9,17

53,7±5,57

Р(U)<0,01

49,8±7,06

61,9±9,79

Р(U)<0,05

Клебсиелла

(n = 4×3)

42,0±9,63

31,3±4,34

27,3±5,58

52,3±8,74

Р(U)<0,05

39,6±4,12

30,3±5,44

Каррагинан

(n = 7×3)

36,1±5,18

33,1±4,66

33,2±6,22

56,7±6,91

Р(U)<0,01

40,0±5,61

38,1±5,68

Контроль

(n = 10)

29,1±2,56

Примечание: Р(U) – статистически значимые различия с контролем (по непараметрическому U-критерию Вилкоксона – Манна-Уитни).

Через 48 часов после инфицирования грамположительными бактериями в крови крыс статистически значимо более чем в два раза повышается концентрация Фр (табл. 1), которая при стрептококковой инфекции имеет к 3-м суткам тенденцию к снижению, а при стафилококковой − к 3-м суткам остается на высоких цифрах, в 2,5 раза превышающих контрольные уровни Фр (рис. А). В крови животных, зараженных грамотрицательными бактериями, на 2-е и 3-и сутки исследования сывороточные концентрации Фр или сохраняются на одном и том же низком уровне (Proteus, Pseudomonas), или плавно снижаются (Klebsiella).

В отличие от сывороточных уровней Фр, начиная с 1-х суток и во все последующие дни, нами обнаружены более высокие концентрации Фр в перитонеальной жидкости крыс во всех шести основных группах (табл. 1), что позволило ввести новый коэффициент (Фрэкс / Фрсыв) − отношение концентрации Фр в перитонеальном экссудате к концентрации сывороточного Фр крыс (табл. 2).

Обнаружено, что средние концентрации Фр в перитонеальной жидкости были всегда выше, чем средние концентрации этого белка в сыворотке крови этой же группы крыс. Методами корреляционного анализа между уровнями Фр в крови и перитонеальной жидкости крыс подтверждена тесная прямая связь (r = +0,99). Вычислены коэффициенты корреляции в зависимости от характера микробного заражения (табл. 2).

Таблица 2

Отношения Фрэкс / Фрсыв и коэффициенты корреляции r между содержанием ферритина в крови и перитонеальном экссудате крыс в различные сроки после внутрибрюшинной инъекции каррагинана и бактерий

 

Фрэкс / Фрсыв и степень корреляции, r

1-е сутки

2-е сутки

3-е сутки

Стрептококк

(n = 4×3)

1,13

0,99

1,25

0,95

1,23

0,97

Стафилококк

(n = 4×3)

1,39

0,99

1,46

0,95

1,42

0,95

Протей

(n = 4×3)

1,33

0,99

1,42

0,98

1,72

0,96

Псевдомонас

(n = 4×3)

1,20

0,99

1,21

0,95

1,38

0,88

Клебсиелла

(n = 4×3)

1,25

0,99

1,27

0,95

1,11

0,91

Каррагинан

(n = 7×3)

1,57

0,99

1,21

0,99

1,15

0,98

 

Обнаружено, что в перитонеальной жидкости крыс с асептическим перитонитом, вызванным каррагинаном, через 24 часа после внутрибрюшинной инъекции концентрация Фр почти в 2 раза превышает контрольные цифры Фр в крови крыс (Р(U)<0,01). Кроме того, в этот срок уровень Фр в экссудате при асептическом перитоните даже выше, чем при инфекционных перитонитах у крыс остальных 5 основных групп (табл. 1). В последующие дни при асептическом перитоните наблюдается падение уровня Фр в экссудате (рис. Б) до уровня, статистически незначимого – всего на четверть превышающего контрольные цифры (табл. 1).

В первые 24 часа у крыс, зараженных бактериальными культурами грамположительных бактерий, концентрация Фр в перитонеальной жидкости практически не отличается от контроля, через 48 часов статистически значимо возрастает в 4 раза для стафилококка (Р<0,01) и в 2,4 раза для стрептококка (Р<0,05), сохраняясь на высоких цифрах и через 72 часа (табл. 1, рис. Б). При этом уровень Фр при стафилококковом инфицировании на 3-е сутки статистически значимо (Р<0,05) повышен в 3,5 раза.

При инфицировании бактериями Proteus наблюдается постепенное нарастание уровня ферритина в перитонеальном экссудате, однако статистически значимых величин от контрольных концентраций Фр не достигает (табл. 1, рис. Б).

Наоборот, культуры грамотрицательных бактерий Pseudomonas и Klebsiella давали в первые сутки заражения крыс концентрации Фр, статистически значимо превышающие контрольные в 1,4–1,5 раза (табл. 1). Этот высокий уровень Фр после первых суток не сохранялся и резко снижался на 2-е – 3-и сутки в обеих группах (табл. 1, рис. Б).

Динамика изменения уровня Фр в сыворотке крови (А) и перитонеальном экссудате (В) крыс после внутрибрюшинного заражения различными штаммами бактерий

Заключение

Установлено, что при одновременном внутрибрюшинном введении каррагинана и заражении крыс культурой грамположительных бактерий Staphylococcus aureus, Streptococcus pyogenes в дозах 1×108 микробных тел или грамотрицательных бактерий Proteus vulgaris, Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella oxytoca в дозах 1×107 микробных тел развивается гнойный перитонит различной степени тяжести, а в крови и перитонеальном экссудате животных после инфицирования крыс любой из 5 монокультур условно-патогенных бактерий повышается концентрация Фр, причем его уровень в перитонеальной жидкости в среднем всегда был выше, чем в крови экспериментальных животных.

После введения стрептококка уровень Фр достоверно повышен в крови и в экссудате на 2-е сутки, после стафилококка − на 2-е и 3-и сутки. Синегнойная палочка дает две волны достоверного повышения Фр в перитонеальном экссудате на 1-е и 3-и сутки после внутрибрюшинного инфицирования. При этом в крови экспериментальных животных прослеживается аналогичная динамика. Внутрибрюшинное заражение клебсиеллой приводит к быстрому и значимому повышению концентрации ферритина, уже начиная с 1-х суток, и к последующему плавному снижению Фр в крови и перитонеальной жидкости зараженных крыс. Сходная с клебсиеллой динамика изменения концентрации Фр по сравнению с контролем наблюдалась также в группе сравнения у животных, которым моделировался каррагинановый асептический перитонит.

Полученные результаты могут быть использованы в дальнейшем для разработки метода, позволяющего с определенной степенью вероятности до получения результатов микробиологических исследований перитонеального экссудата предположить характер бактериальной обсемененности брюшной полости путем определения содержания Фр в двух биологических жидкостях с расчетом коэффициента отношений концентрации Фр в сыворотке крови и перитонеальной жидкости.


Библиографическая ссылка

Мусагалиев А.А., Коханов А.В., Воронкова М.Ю., Серебряков А.А., Муртузалиев И.М. УРОВНИ ФЕРРИТИНА В СЫВОРОТКАХ КРОВИ И ПЕРИТОНЕАЛЬНОМ ЭКССУДАТЕ КРЫС ПРИ ВНУТРИБРЮШИННОМ ИНФИЦИРОВАНИИ МОНОКУЛЬТУРОЙ БАКТЕРИЙ // Современные проблемы науки и образования. – 2017. – № 5.;
URL: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=26748 (дата обращения: 23.04.2019).


Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252