Scientific journal

Fundamental research

ISSN 1812-7339

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,674

Введение

Общемировой проблемой в последние годы является возрастание частоты госпитальных инфекций, которые заняли лидирующие позиции среди причин летальности в стационарах. В последние годы наблюдаютсятенденции по смене основных возбудителей внутрибольничных инфекций. Одной из таких тенденций, наиболее ярко проявляющихся в хирургических стационарах, является повсеместный рост инфекций, вызываемых грамположительными кокками (чаще стафилококками). Стафилококки являются лидирующими возбудителями при инфекциях кожи и мягких тканей, раневых инфекциях, а также доминируют в этиологии бактериемий и инфекционного эндокардита [1,8,9].

Все это обусловливает необходимость совершенствования известных и поиска новых методов лечения стафилококковых инфекций.

В настоящее время одной из актуальных задач является изучение процессов, в которых участвуют активные короткоживущие молекулы, являющиеся регуляторами на различных уровнях организации живых организмов. К таким соединениям относятся активная форма кислорода и оксид азота.

В последние годы все большее внимание исследователей, работающих над проблемой стимуляции заживления ран и профилактики их нагноений, привлекает NO-терапия. NO-терапия ран, по данным ряда авторов [4,7,10], является мощным стимулятором раневого процесса, особенно в осложненных ранах (гнойные, огнестрельные, трофические и диабетические язвы, длительно незаживающие раны в онкологии и др.)

Немедикоментозные методы леченияряда заболеваний, в том числе и гнойно-воспалительных заболеваний, не только альтернативны лекарственным, но в ряде случаев имеют значительные преимущества как методы функциональной регулирующей терапии.

В результате фундаментальных исследований и экспериментальных работ в России было создано новое направление медицины - КВЧ-терапия (крайне высокочастотная терапия). Использование данного метода в лечении и профилактике ряда заболеваний человека является одним из перспективных и активно развивающихся направлений современной клинической медицины.Наиболее часто используются следующие частоты -42,19ГГц и 53,3ГГц, 60,12 ГГц, но в миллиметровом диапазоне находятся молекулярные спектры излучения и поглощения различных клеточных метаболитов, в том числе и оксиды азота и кислорода. Поэтому изучение биологических эффектов электромагнитного излучения вышеперечисленных частот представляет значительный интерескак для теоретической, так и для практической медицины.

Целью исследования было изучение влияния ЭМИ на частотах МСПИ О₂и МСПИ NO на течение экспериментальной стафилококковой инфекции.

Материалы и методы исследования

В работе был использован квазиоптический генератор, разработанный в ОАО ЦНИИИА, в котором возбуждались электромагнитные КВЧ колебания, имитирующие структуру молекулярного спектра поглощенияоксида азота и атмосферного кислорода [5,6]. Точное значение заданной частоты определяли в соответствии с международной базой данных молекулярных спектров высокого разрешения HITRAN (созданной с участием Космического агентства ис учетом поправок на атмосферное давление и температуру окружающей среды [2].

В эксперименте использовались клинические штаммы S. aureus. Их чувствительность к антибиотикампредставлена в Таблице. Выбор культур бактерий определялся их ролью в возникновении госпитальной инфекции. Для лечения стафилококковых инфекций, вызванных MSSA, в настоящее время используют оксациллин и линкомицин [8]. Они имеют разный механизм действия: оксациллин является ингибитором синтеза клеточной стенки, линкомицинподавляет синтез белка бактериальных клеток. Поэтому в экспериментах были взятыоксациллин и линкомицин. Исследована чувствительность выделенных штаммов к различным антибиотикам методом серийных разведений (МУК 4.2.1890-04).

МПК антибиотиков

Экспериментальные исследования проводили на белых беспородныхмышах, самцах массой 18-20 г. в соответствии с требованиями Федерального закона от 01.01.1997 г. «О защите животных от жестокого обращения» и положениями Европейской конвенции по защите позвоночных животных (Страсбург, 18.03.1986 г.). Все животные содержались в одинаковых условиях виварного режима и прошли карантинный отбор. Было проведено 4 серии экспериментов. В каждом эксперименте сформировано по 9 групп, по 5 мышей в каждой группе.1-я группа - контрольная -животные не получали никакого лечения; 2-яи 3-я группы получали лечение одним из антибиотиков, 4-я и 7-я - облучение ЭМИМСПИ атмосферного кислорода и оксида азота, 5-я, 6-я, 8-я, 9-я - сочетанное применения ЭМИ МСПИ атмосферного кислорода и оксида азота с антибиотиками.

У животных моделировались на предварительно выбритых участках кожи в области спины кожные раны длиной и шириной 10,0 мм, глубиной 0,2 см. Раневая инфекция воспроизводилась путем инфицирования поверхности раны взвесью суточной агаровой культуры в количестве 0,1 мл микробной взвеси (10⁹ м.к./мл). Через 3 дня формировалась гнойная рана, и тогда приступали к лечению. Лечение антибиотиками и электромагнитным излучением проводили ежедневно, в течение 10 дней, с 11-й по 14-й день использовали только облучение. Чтобы приблизить условия эксперимента к реальным условиям практического использования генератора электромагнитного излучения, в лечебной практике максимальное время облучения не превышало 10 минут. Рупор-излучатель генератора помещали на расстоянии 5 см от раневой поверхности экспериментального животного. Дозы антибиотиков составляли: линкомицин(производства ОАО «Синтез»)
50 мг/кг/сутки, оксациллин (производства ОАО «Синтез») 100 мг/кг/сутки. Препараты вводили в/м, 2 раза в сутки. Срок наблюдения за животными составлял 30 дней.

Клиническая оценка течения раневого процесса у экспериментальных животных производилась с учетом выраженности и продолжительности воспалительных явлений в области раны (отек, гиперемия, количество и характер гнойного отделяемого, сроки появления грануляции и эпителизации, состояние дна и стенок раны, сроки отторжения струпа и полного заживления). Планиметрическое исследование выполнено с целью определения сроков заживления раны и включало измерение площади раневой поверхности по методу Л.Н. Поповой (1942) и К.И.Фенчина (1979). Измерения проводили на 5, 10, 15 и 20-ые сутки.

Статистическую обработку и анализ данных проводили с помощью компьютерных программ Microsoft Excel (7.0 для Windows XP) и Statistica 6.0.

Результаты и их обсуждение

Результаты планиметрических исследований раневой поверхности животных контрольных и опытных групп представлены на рис. 1-4.

Рис.1. Результаты планиметрических исследований лечения гнойных ран,
вызванных S. aureus Oxac^S

Рис.2. Результаты планиметрических исследований лечения гнойных ран,
 вызванных S. aureus Linc^S

Рис.3. Результаты планиметрических исследований лечения гнойных ран,
вызванных S. aureus Oxac^R

Рис.4. Результаты планиметрических исследований лечения гнойных ран,
вызванных S.aureus Linc^R

Результаты планиметрических исследований лечения гнойных ран, вызванных S.aureus Ox^SLin^S, показали, что к 10-ым суткам отмечается снижение площади поражения ран во всех группахживотных, нонаиболее быстрое заживление отмечалось в группе животных, которые получали сочетанное применение ЭМИ МСПИ NO с антибиотиками. На 15-ые сутки сохранялась подобная тенденция. К концу срока наблюдения (20-ые сутки) наблюдалась полная эпителизация ран в группе животных, которые получали сочетанное применениеЭМИ МСПИ NO с антибиотиками. Хорошие результаты наблюдались при использовании только антибиотикотерапии и ЭМИ МСПИ NO. Раны в контрольной группе и при использовании ЭМИ МСПИ О₂ заживали намного медленнее.

Сравнительный анализ динамики площади заживления ран показал, что в контрольный срок - через 20 суток после заражения - у животных с экспериментальной инфекцией, вызванной S.aureus Oxac^SLinc^S, к 20-ым 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 МСПИ О₂ и ЭМИ МСПИ NO - 35,48 %(p>0,05) и 4,03 %(p<0,05) соответственно, при сочетанном применении оксациллина и ЭМИ МСПИ О₂ - 25,8 %(p<0,05), оксациллина и ЭМИ МСПИ NO - 0 %(p<0,05), при сочетанном применении линкомицина и ЭМИ МСПИ О₂ - 16,94 %(p<0,05), линкомицина и ЭМИ МСПИ NO - 0 %(p<0,05). Относительная погрешность измерений в эксперименте составляла не более 2 %.

Результаты планиметрических исследований (площадь раневой поверхности) при лечении гнойных ран, вызванных S.aureus Ox^RLin^R, показали, что к 10-ым суткам во всех группах, в том числе и в контрольной, отмечалось уменьшение площади поражения ран. К 15-ым суткам наблюдается дальнейшее уменьшение площади ран: так, наилучшие результаты были присочетанном применении ЭМИ МСПИ NO и оксациллина иЭМИ МСПИ NO и линкомицина. При лечении только ЭМИ МСПИ NO результаты планиметрии были несколько ниже, но лучше, чем во всех остальных группах. Хуже всего раны заживали при лечении ЭМИ МСПИ О_2.. В контрольной группе, а также при лечении только линкомицином и оксациллином и при сочетанном применении ЭМИ МСПИ О₂ с антибиотиками, площадь ран была практически одинаковой. В контрольный срок - на 20-ые сутки у животных, леченных ЭМИ МСПИ NO и оксациллином иЭМИ МСПИ NO и линкомицином, раныпрактически полностью закрылись. Также неплохие результаты были в группе животных, которым проводилось облучение ЭМИ МСПИ NO. В группе животных, где для лечения использовались только антибиотики и сочетанное применение ЭМИ МСПИ О₂ с антибиотиками, площадь ран была ниже, чем в контрольной группе, но выше, чем в группах, которые получали сочетанное применение ЭМИ МСПИ NO с антибиотиками и только ЭМИ МСПИ NO.

У животных с экспериментальной инфекцией, вызванной S. aureus Oxac^R Linc^R, площадь поражения на 20-ые 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 МСПИ О₂ -33,08 %(p>0,05), ЭМИ МСПИNO - 12,3 %(p<0,05), при сочетанном применении оксациллина и ЭМИ МСПИ О₂ - 26,93 %(p<0,05), оксациллина и ЭМИ МСПИ NO - 2,3 %(p<0,05) , при сочетанном применении линкомицина иЭМИ МСПИ О₂ - 23,85 %(p<0,05), линкомицина иЭМИ МСПИNO - 0 %(p<0,05). Относительная погрешность измерений в эксперименте составляла не более 2 %.

У животных с экспериментальной инфекцией, вызванной S.aureus Oxac^S Linc^S, средние сроки заживления ран в контрольной группе составили 26,8±2,6 суток, прилечении оксациллином или линкомицином - 22,8±2,4 (p<0,05) и 22,4±2,0 (p<0,05)суток,при ЭМИ МСПИ О₂иЭМИ 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 МСПИ О₂ - 23,4±2,4 (p<0,05) суток, оксациллина и ЭМИ МСПИ NO - 16,8 ±1,2 (p<0,05) суток, при сочетанном применении линкомицина и ЭМИ МСПИ О₂ - 23,4±2,2 (p>0,05) суток, линкомицина и ЭМИ МСПИ NO - 17,4 %±1,2 (p<0,05) суток.

У животных с экспериментальной инфекцией, вызванной S.aureus Oxac^RLinc^R, средние сроки заживления ран в контрольной группе составляло 27,1 ±2,7 суток, при лечении оксациллином и линкомицином составляли 26,8±2,3 (p>0,05) и 27±2,6 (p>0,05) суток, при ЭМИ МСПИ О₂иЭМИ 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 МСПИ О₂-24,2±1,8 (p<0,05) суток, оксациллина иЭМИ МСПИNO - 19,8 ±0,9 суток (p<0,05), при сочетанном применении линкомицина иЭМИ МСПИ О₂ -21,7±1,9 суток (p<0,05), линкомицина иЭМИ МСПИNO - 19,2±1,1 (p<0,05)суток.

При сравнении результатов влияния электромагнитного излучения на частоте молекулярного спектра поглощения и излучения атмосферного кислорода и оксид азота на течение раневого процесса мы видим, что применение ЭМИ МСПИ О₂ практически не влияло на показатели планиметрии и скорость заживления инфицированных ран. С другой стороны, использование ЭМИ МСПИ NO положительно влияло на течение и скорость заживления ран во всех сериях эксперимента. При облучении на частоте оксида азота у всех животных значительно сокращались сроки заживления и площадь раневой поверхности. Это касалось инфекции, вызванной как антибиотикочувствительным, так и антибиотикоустойчивым штаммом S. aureus.

Одинаковый положительный эффект наблюдался при сочетанном применении ЭМИ МСПИ NO как с антибиотиком, нарушающим синтез клеточной стенки (оксациллин), так и антибиотиком, ингибитором синтеза белка (линкомицин).

Таким образом, выполненные нами исследования свидетельствуют, что на фоне примененияэлектромагнитного излучения (ЭМИ) на частоте молекулярного спектра поглощения и излучения (МСПИ) оксида азота (150 ГГц) существенно ускоряется течение раневого процесса. С этих позиций можно рекомендовать данный способ воздействия в комплексное лечение раневых процессов.

Список литературы:

1. Госпитальные инфекции у детей, вызванные «проблемными» грамположительными кокками:новые возможности антибиотикотерапии / Н.В. Белобородова [и др.]// Педиатрия. 2007. Т. 86.№5.
2. Молекулярные HITRAN-спектры газов-метаболитов в терагерцевом и ИК-диапазонах частот и их применение в биомедицинских технологиях / О.В.Бецкий[и др.] // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2007.№8-9.
3. Ванин А.Ф. Оксид азота - универсальный регулятор биологических процессов// Сб. материалов науч.-практ. конф. «NO-терапия: теоретические аспекты, клинический опыт и проблемы применения оксида азота в медицине».М, 2001. С. 22-27.
4. Использование NO-содержащего газового потока в лечении гнойных ран. NO-терапия: теоретические аспекты, клинический опыт и проблемы применения экзогенного оксида азота в медицине / В.К. Гостищев[и др.] // Русский врач.2001.С. 79-82.
5. Квазиоптический КВЧ генераторный комплекс моделирования детерминированных шумов для биофизических исследований / А.П. Креницкий[и др.] // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника.2003.Т. 2.
6. Панорамно-спектрометрический комплекс для исследования тонких структур молекулярных спектров физических и биологических сред / А.В. Майбородин [и др.] // Биомедицинская радиоэлектроника.2001.Т. 8.
7. Применение воздушно-плазменного аппарата «Плазон» в режимах коагуляции и NO-терапии при реконструктивно-пластических операциях у онкологических больных / И.В. Решетов [и др.]// Анналы пласт. реконстр и эстетич. хирургии.2000.Т. 4. С. 24-38.
8. Яковлев С.В.Клиническое значение резистентности микроорганизмов для выбора режима антибактериальной терапии в хирургии// ConsiliumMedicum.2000.Т. 2.
9. Martin G.S. et al. The epidemiology of sepsis in the United States from 1979 through 2000. N. Engl. J. Med.2003; 17;348(16):1546-1554.
10. Beneficial effect of gaseous nitric oxide on the healing of skin wound / A.B.Shekhter [et al.]// Nitric oxide: Biol Chem.2005.V. 12.P. 210-219.