Вплив in vitro адаптації до бензилпеніциліну на біологічні властивості Staphylococcus aureus

Анотація

Вступ. Стійкість до антимікробних препаратів представляє глобальну світову проблему, яка однаковою мірою стосується як розвинених країн, так і тих, що розвиваються. Формування та поширеність антибіотикорезистентності мікроорганізмів є неминучим наслідком еволюційного процесу і одним з проявів адаптації бактерій до несприятливих умов існування. Для стримування та подолання антибіотикорезистентності необхідно вивчення закономірностей її еволюції, виявлення факторів, що сприяють реалізації даного процесу, встановлення найбільш значимих чинників впливу на підвищення або зниження рівня резистентності. Метою роботи було вивчення біологічних властивостей штамів Staphylococcus aureus зі сформованою in vitro резистентністю до бензилпеніциліну. Матеріали і методи. Об’єкти дослідження: 12 чутливих до антибіотиків різних груп музейних штамів Staphylococcus aureus з колекції музею мікроорганізмів ДУ «ІМІ НАМН». Чутливість мікробних культур до антибіотиків визначали диско-дифузійним методом Keurby-Bauer та  методом серійних розведень у бульйоні. Адаптацію стафілококів до бензилпеніциліну проводили шляхом пасажування на агарі Мюллера-Хінтона зі зростаючими концентраціями антибіотика, починаючи з суббактерицидної. Кінетику росту штамів вивчали шляхом вирощування мікробної суспензії щільністю 1,0 за шкалою McFarland у бульйоні Мюллера-Хінтона при температурі 37 ºС, з визначенням оптичної щільності досліджуваних зразків через 0,5, 1, 2, 3, 4, 6, 8, 10, 12, 24, 36 і 48 годин культивування за допомогою приладу Densi-La-Meter (довжина хвилі 540 нм). Біохімічні властивості стафілококів визначали з використанням АРІ системи ID 32 STAPH. Статистичну обробку отриманих даних проводили з використанням комп’ютерних програм Microsoft Excel 2007, STATISTICA 6.1 (StatSoft Inc., США, серійний номер – AGAR909E415822FA). Результати досліджень та їх обговорення. При культивуванні на середовищі зі зростаючими концентраціями антибіотика спостерігалась зміна характеру росту досліджених штамів – превалювання колоній D-форми розміром 1-1,5 мм, пригнічення здатності до пігментоутворювання, зниження кількості колонієутворюючих одиниць у порівнянні з показниками росту штамів на середовищах без антибіотика. Негативний вплив адаптивної селекції резистентності до бензилпеніциліну на стафілококи підтверджено також дослідженнями по вивченню кінетики росту досліджених штамів S. aureus: подовження лаг-фази до 3 годин проти 0,5 годин у контролі та зниження максимальних значень показників росту у експоненціальній фазі до 3,15 OD₅₄₀, проти 5,65 OD₅₄₀ у контролі (р<0,05). За результатами вивчення антибіотикочутливості адаптованих до бензилпеніциліну S. aureus у чотирьох штамів виявлено перехресну резистентність у різних комбінаціях до інших груп антибіотиків – до макролідів (МІК еритроміцину – від 2 мкг/мл до 4 мкг/мл), до тетрациклінів (МІК тетрацикліну – від 4 мкг/мл до 8 мкг/мл; МІК доксицикліну – від 2 мкг/мл до 4 мкг/мл), до аміноглікозидів (МІК гентаміцину – 2 мкг/мл, МІК амікацину –16 мкг/мл, МІК тобраміцину –2 мкг/мл) та до хлорамфеніколу (МІК – 16 мкг/мл). При культивуванні штамів, адаптованих до високих концентрацій бензилпеніциліну, на середовищі без антибіотика відбувалось поступове (від 8 до 14 пасажів) відновлення втрачених біологічних властивостей. Тому, на наш погляд, у аберрантних форм стафілококів стійкість до антибіотиків пов’язана з формуванням тимчасового фенотипу, який при відсутності селективного тиску ревертується у чутливий. Але для більш детального вивчення механізмів набуття антибіотикорезистентності in vitro та її втрати потрібно проведення досліджень на молекулярно-генетичному рівні. Виявлені нами фенотипові відмінності адаптованих до високих концентрацій бензилпеніциліну субпопуляцій S. aureus, на наш погляд, слід розглядати як морфо-функціональну перебудову бактеріальних клітин під впливом антибактеріальних сполук. Отримані нами дані узгоджуються з позиціями інших дослідників, які розглядають бактеріальну популяцію як динамічну саморегулюючу гетероморфну й поліфункціональну систему з високим адаптаційним потенціалом, спрямованим на збереження виду. Висновки. За результами проведених досліджень встановлено, що формування у стафілококів набутої in vitro резистентності до бензилпеніциліну супроводжувалось зниженням ростових властивостей, втратою здатності до пігментоутворення, а також зміною чутливості до інших груп антибіотиків.

Ключові слова. Музейні штами, Staphylococcus aureus, in vitro адаптація до бензилпеніциліну, антибіотикочутливість, біологічні властивості.