ВЛИЯНИЕ СОЧЕТАННОГО ПРИМЕНЕНИЯ ЛАКТОБАКТЕРИЙ, БИФИДОБАКТЕРИЙ И ОТРИЦАТЕЛЬНО ЗАРЯЖЕННЫХ АЭРОИОНОВ НА ЭПИТЕЛИАЛЬНЫЕ КЛЕТКИ И МИКРОБИОТУ ПРИ ОСТРОЙ ИНФЕКЦИИ НОСОГЛОТКИ У ДЕТЕЙ
ВЛИЯНИЕ СОЧЕТАННОГО ПРИМЕНЕНИЯ ЛАКТОБАКТЕРИЙ, БИФИДОБАКТЕРИЙ И ОТРИЦАТЕЛЬНО ЗАРЯЖЕННЫХ АЭРОИОНОВ НА ЭПИТЕЛИАЛЬНЫЕ КЛЕТКИ И МИКРОБИОТУ ПРИ ОСТРОЙ ИНФЕКЦИИ НОСОГЛОТКИ У ДЕТЕЙ
Аннотация
Респираторные инфекции, особенно детского населения, в связи с ростом заболеваемости ведут к формированию проблемы медленной и неполной реабилитации покровных клеток входных ворот инфекции и поддерживающей местную защиту локальной микробиоты. Среди факторов, влияющих на клеточную деструкцию у детей с респираторными инфекциями в острый период заболевания и период стихания, выделяется участие представителей нормальной микрофлоры – лактобактерий и бифидобактерий, а также роль отрицательно заряженных аэроионов, значительно недостающих в условиях урбанизированной среды обитания современного населения.
Материалы и методы. В ходе исследования изучены состав микробиоты носоглотки в острый период заболевания и в период стихания у 117 детей в возрасте 3-14 лет и процессы деструкции носоглотки у 70 детей с ОРВИ в острый период заболевания и период стихания. Контрольную группу составили 20 здоровых детей того же возраста.
Результаты исследования. Установлено, что процессы деструкции эпителиальных клеток и нейтрофилов носоглотки при респираторной инфекции у детей сопровождаются значительными изменениями в составе микробиоты, использование бифидобактерий, лактобактерий и отрицательно заряженных аэроионов позволило повлиять на восстановительные процессы клеток слизистой, так и локальной нормобиоты.
Выводы. Течение острого инфекционного процесса в носоглотке характеризуется тем, что показатели деструкции плоского эпителия нарастают с течением заболевания, но цитолиз замедляется, наоборот, цитолиз цилиндрического эпителия увеличивается. Применение бифидобактерий, лактобактерий и отрицательно заряженных аэроионов позволяет уменьшить деструктивные процессы эпителиального покрова, уменьшить показатели цитолиза нейтрофилов, в составе микробиоты значительно снизить микробное число стафилококков, гемолитических стрептококков, энтеробактерий, энтерококков и восстановить колонии непатогенных стрептококков.
1. Введение
Инфекционные болезни составляют 70% в структуре всей заболеваемости детского возраста и 80% в младенческой смертности, при этом самым массовым заболеванием являются респираторные инфекции . При воспалении, развивающемся на поверхности слизистой дыхательных путей под воздействием факторов вирулентности инфекционных агентов, происходит значительная активация нейтрофилов, именно на слизистых дыхательных путей находятся наиболее эффективные антиген-презентирующие клетки, которые после поглощения антигена мигрируют в регионарные лимфоузлы, где контактируют с Т-лимфоцитами . Непосредственное участие в процессе предотвращения запуска патологического процесса могут играть представители нормальной микробиоты носоглотки . Репаративные процессы на слизистой верхних дыхательных путей замедлены и неэффективны среди современного населения, как взрослых, так и детей . Таким образом, изучение показателей клеточной деструкции и микробиоты у детей с респираторными инфекциями в острый период заболевания и период стихания весьма актуально с учетом ряда факторов – в условиях применения отрицательно заряженных аэроионов, лактобактерий и бифидобактерий. Целью исследования является поиск факторов, влияющих на ускорение репаративных процессов эпителия носоглотки, как входных ворот инфекции при ОРВИ у детей.
2. Методы и принципы исследования
Входными воротами для анализируемых инфекций являются верхние дыхательные пути, поэтому обоснованным было исследование деструктивных процессов, происходящих на слизистых дыхательного тракта – носовой полости и ротоглотки .
Методом классического бактериологического исследования был определен качественный и количественный состав микробиоты носоглотки в острый период респираторного заболевания у 78 детей с респираторной инфекцией средней степени тяжести и 39 детей с тяжелой формой. Среди обследованных детей выявилась следующая структура заболеваний: гриппозная инфекция обнаружена у 52 (44,8%) детей, из них 24 (47%) подтвержденных; аденовирусная инфекция выявлялась у 36 (31,2%) детей, из них 10 (26%) подтвержденных; парагрипп диагностирован у 22 (19%) детей с серологическим подтверждением диагноза у 6 (24%) больных и респираторно-синцитиальная инфекция – у 6 (5,9%) больных детей с лабораторным подтверждением у 4 обследованных лиц. В 4 случаях ОРВИ были диагностированы две этиологические причины, что составило 3,4% всех обследованных больных и было сочетанием вируса гриппа с вирусами парагриппа, вирусов гриппа серогрупп А и В. Обследованные дети получали стандартную антимикробную терапию: противовирусные, антибактериальные средства группы аминопенициллинов, в тяжелых случаях цефалоспоринов.
Группу здоровых составили 38 детей, отобранных путем тщательного анализа поликлинических карт, выписок из родильного рода, генеалогического анамнеза. Указанные дети проживали постоянно в данном районе города, имели неотягощенный анамнез, в течение последних трех месяцев никто из них не болел и не подвергался дополнительной вакцинации по эпидемиологическим показаниям. В анамнезе жизни у этих детей отсутствовали какие-либо тяжелые заболевания, а также указания на хронические или рецидивирующие заболевания. У здоровых детей были оценены бактериологические показатели носовой полости и ротоглотки, при этом в носовой полости в 47,8% (18) случаев был обнаружен необильный рост сапрофитных стафилококков, гамма-стрептококков, микрококков, дрожжеподобных грибов, дифтероидов микробным числом, не превышающим lg=3. У большинства обследованных здоровых детей (20) микробиота ротоглотки была обильной, при этом обнаруживалось присутствие сапрофитов желудочно-кишечного тракта, условно-патогенных микробов, включая альфа-стрептококки и коагулазоотрицательные стафилококки в концентрациях lg= 2-3.
С целью воздействия на процессы деструкции и восстановления эпителиальных клеток и микробиоты детям с респираторной инфекцией проводился курс аэроионотерапии с использованием бытового прибора «Сферион» (ООО «Сьютиби», г. Новосибирск) в количестве 5х10³ на 1 см³ воздуха. Ионификаторы, в отличие от ионизаторов, лишены побочных эффектов для человека и, наборот, восполняют недостаток отрицательно заряженных аэроионов окружающей среды в условиях урбанизации (Пакин В.Н., 2002). Время экспозиции потока аэроионов составляло 20 минут ежедневно на расстоянии 0,5-1,0 м над прибором и применением бактериально-ферментного пробиотика с антибактериальным эффектом «Наринэ-баланс» (БАД ТУ-9224-004-45448778-020), содержащий ацидофильные бактерии Lactobacillus acidophilus штамма N.V.Ep. 317/402, путем орошения носовой полости и зева в утренние часы и пробиотиком «Биовестин» (БАД ТУ 9224-010-70517093-2015), содержащим Bifidobacterium longum, в вечерние часы в течение 10 дней. Затем проводилось контрольное бактериологическое исследование с цитоскопическим контролем. Статистическая обработка результатов исследования проведена с использованием программы Statistica 6,0. Различия между группами считали статистически достоверными при p<0,05.
3. Основные результаты
У 20 здоровых детей были оценены цитологические показатели нейтрофилов, цитологические показатели цилиндрического и плоского эпителия назального секрета и цилиндрического эпителия отделяемого ротоглотки (Таблица 1, Рисунок 1).
Таблица 1 - Цитологические показатели секрета носа и ротоглотки у здоровых детей
Показатели | Нейтрофилы (Н) носа | Нейтрофилы (Н) ротоглотки | Цилиндр. эпителий (ЦЭ) носа | Плоский эпителий (ПЭ) носа | Цилиндр. Эпителий (ЦЭ) ротоглотки |
Содержание (%) | 20,6±3,6 | 21,2±0,6 | 24,01±4,6 | 47,8±3,4 | 42,7±0,5 |
Средний показатель деструкции (СПД) | 0,20±0,05 | 0,21±0,03 | 0,22±0,04 | 0,23±0,05 | 0,38±0,04 |
Индекс цитолиза клеток (ИЦК) | 0,08±0,01 | 0,03±0,001 | 0,06±0,001 | 0,06±0,01 | 0,02±0,01 |
Индекс деструкции клеток (ИДК) | 0,11±0,02 | 0,07±0,008 | 0,13±0,02 | 0,15±0,02 | 0,06±0,01 |
Фагоцитарная активность нейтрофилов (ФАН) | 0,02±0,01 | 0,01±0,001 | - | - | - |
Рисунок 1 - Цитологические показатели секрета носа и ротоглотки у здоровых детей
При возникновении случаев острой респираторной инфекции, подтвержденных молекулярно-генетическими и серологическими методами (метод иммунофлюоресцентной микроскопии, с помощью реакции непрямой гемагглютинации (РНГА) или реакции связывания комплемента (РСК), вирусологическим методом путем выращивания вируса на куриных эмбрионах с подтверждением серовара возбудителя с помощью реакции нейтрализации (РН)), обнаруживались выраженные деструктивные процессы на слизистой входных ворот инфекции. Согласно примененной методике исследования мазков-отпечатков со слизистой носа и ротоглотки у 38 детей в острый период и 32 в период стихания клинических проявлений, микроскопический анализ цитограмм верхних дыхательных путей. В носовом секрете в острый период заболевания увеличивалось содержание цилиндрического эпителия, количество плоского эпителия, наоборот, понижалось. Одновременно регистрировалось увеличение деструкции, как ЦЭ, так и ПЭ. Определяемый по ходу исследования индекс цитолиза клеток ЦЭ не изменялся, а клеток ПЭ – достоверно увеличивался. По картине деструкции различных типов клеток были составлены дифференцированные цитограммы деструкции, согласно которым у детей в острый период заболевания преобладали I и IIтип цитограмм среди ЦЭ, а среди ПЭ I тип цитограмм. Синхронизация спектра деструкции в различных клетках носового секрета, свидетельствующая о достаточном уровне местного защитного барьера, в данном исследовании не обнаружена. В период стихания клинических проявлений в носовом секрете количество ЦЭ снижалось, а ПЭ увеличивалось. Показатели деструкции ПЭ в течение заболевания нарастали, тогда как среди ЦЭ деструктивные процессы оставались на прежнем уровне. Индекс цитолиза ЦЭ достоверно увеличивался, среди клеток ПЭ снижался (Таблица 2, Рисунок 2).
Таблица 2 - Показатели деструкции цилиндрического и плоского эпителия назального секрета в острый период и в период стихания респираторной инфекции
Показатели | Острый период (п=38) | Период стихания (п=32) | ||
ЦЭ | ПЭ | ЦЭ | ПЭ | |
Количество (%) | 40,1±4,1*** | 26,9±3,4*** | 27,1±6,5* | 37,2±5,6* |
Средний показатель деструкции | 0,51±0,06*** | 0,39±0,04*** | 0,48±0,12 | 0,57±0,14* |
Индекс цитолиза клеток | 0,07±0,03 | 0,16±0,02*** | 0,12±0,03* | 0,12±0,003* |
Индекс деструкции клеток | 0,29±0,03*** | 0,19±0,02 | 0,21±0,05 | 0,27±0,05* |
Примечание: сравнение показателей больных и здоровых детей; * – p<0,05; *** - p<0,001
Рисунок 2 - Показатели деструкции цилиндрического и плоского эпителия назального секрета в острый период и в период стихания респираторной инфекции
Таблица 3 - Показатели деструкции нейтрофилов и плоского эпителия назального секрета при использовании комплексной терапии
Показатель | Контрольная группа (п=20) | Группа с применением комплексной терапии (п=58) | ||
плоский эпителий | нейтрофилы | плоский эпителий | нейтрофилы | |
Кол-во (%) | 37,2±5,6 | 27,3±3,1 | 37,0±1,04 | 29,4±0,8 |
Средний показатель деструкции | 0,57±0,14 | 0,39±0,03 | 0,25±0,09** | 0,31±0,06 |
Индекс цитолиза клеток | 0,12±0,001 | 0,33±0,03 | 0,02±0,003** | 0,07±0,003** |
Индекс деструкции клеток | 0,27±0,05 | 0,08±0,01 | 0,14±0,03* | 0,06±0,01 |
Фагоцитарная активность нейтрофилов | - | 0,19±0,05 | - | 0,39±0,04* |
Примечание: * - р<0,05; ** – p<0,01; *** - p<0,001
Рисунок 3 - Показатели деструкции нейтрофилов и плоского эпителия назального секрета при использовании комплексной терапии
Таблица 4 - Микробиоценоз носоглотки в острый период респираторного заболевания
Микроорганизмы | Количество положительных результатов (%) | Общее микробное число (lg) | ||||||
7-9 lg КОЕ/тампон | 4-6 lg КОЕ/тамп | 1-3 lg КОЕ/тампон | ||||||
n | % | n | % | n | % | n | % | |
KOC (коагулазоотрицательные стафилококки), в т. ч. | 32 | 41 | 4 | 5,1 | 16 | 20,5 | 12 | 15,4 |
гемолитические | 21 | 27 | 4 | 5,1 | 11 | 14,1 | 6 | 7,7 |
негемолитические | 12 | 15,4 | 1 | 1,3 | 6 | 7,7 | 5 | 6,4 |
S. aureus | 3 | 3,8 | 1 | 1,3 | 1 | 1,3 | 1 | 1,3 |
Pод Micrococcus | 12 | 15,4 | - | - | 4 | 5,1 | 8 | 10,3 |
Род Streptococcus, в т.ч. | 70 | 89,7 | 28 | 35,9 | 31 | 39,7 | 11 | 14,1 |
негемолитические | 36 | 46,2 | 17 | 21,8 | 9 | 11,5 | 10 | 12,8 |
α-гемолитические | 41 | 52,6 | 14 | 17,9 | 20 | 25,6 | 7 | 9,0 |
ß-гемолитические | 17 | 21,8 | 6 | 7,7 | 5 | 6,4 | 6 | 7,7 |
Род Enterococcus | 14 | 17,9 | 5 | 6,4 | 5 | 6,4 | 4 | 5,1 |
Семейство Enterobacteriaceae | 11 | 14,1 | 2 | 2,6 | 3 | 3,8 | 6 | 7,7 |
Род Corynebacterium | 34 | 43,6 | - | - | 5 | 6,4 | 29 | 37,2 |
Род Bacillus | 2 | 2,6 | - | - | - | - | 2 | 2,6 |
НГОБ (неферментирующие грамотрицательные бактерии) | 8 | 10,3 | 1 | 1,3 | 4 | 5,1 | 3 | 3,8 |
Род Neisseria | 14 | 17,9 | - | - | 3 | 3,8 | 11 | 14,1 |
Грибы рода Candida | 13 | 16,7 | 2 | 2,6 | 6 | 7,7 | 5 | 6,4 |
Рисунок 4 - Микробиоценоз носоглотки в острый период респираторного заболевания
Таблица 5 - Микробиоценоз носоглотки в острый период при использовании комплексной терапии
Микроорганизмы | Количество положительных результатов | Общее микробное число (lg) | ||||||
7-9 lg КОЕ/тампон | 4-6 lg КОЕ/тамп | 1-3 lg КОЕ/тампон | ||||||
n | % | n | % | n | % | n | % | |
KOC (коагулазоотрицательные стафилококки), в т. ч. | 20 | 25,6 | 1 | 1,3 | 7 | 9 | 12 | 15,4 |
гемолитические | 14 | 18 | 1 | 1,3 | 5 | 6,4 | 8 | 10,3 |
негемолитические | 8 | 10,3 | - | - | 2 | 2,6 | 6 | 7,7 |
S. aureus | 3 | 3,8 | - | - | 1 | 1,3 | 2 | 2,6 |
Pод Micrococcus | 18 | 23 | - | - | 6 | 7,7 | 12 | 15,4 |
Род Streptococcus, в т.ч. | 77 | 98,7 | 37 | 47,4 | 29 | 37,2 | 11 | 14,1 |
негемолитические | 51 | 65,4 | 28 | 35,9 | 20 | 25,6 | 3 | 3,8 |
α-гемолитические | 29 | 37,2 | 10 | 12,4 | 13 | 16,7 | 6 | 7,7 |
ß-гемолитические | 10 | 12,4 | 2 | 2,6 | 4 | 5,1 | 4 | 5,1 |
Род Enterococcus | 8 | 10,3 | - | - | 2 | 2,6 | 6 | 7,7 |
Семейство Enterobacteriaceae | 3 | 3,8 | - | - | - | - | 3 | 3,8 |
Род Corynebacterium | 29 | 37 | - | - | 9 | 11,5 | 20 | 25,6 |
Род Bacillus | - | - | - | - | - | - | - | - |
НГОБ (неферментирующие грамотрицательные бактерии) | 5 | 6,4 | - | - | 1 | 1,3 | 4 | 5,1 |
Род Neisseria | 13 | 16,7 | 1 | 1,3 | 3 | 3,8 | 9 | 11,5 |
Грибы рода Candida | 8 | 10,3 | - | - | 3 | 3,8 | 5 | 6,4 |
Рисунок 5 - Микробиоценоз носоглотки в острый период при комплексной терапии
Таблица 6 - Микробиоценоз носоглотки в период стихания респираторного заболевания
Микроорганизмы | Количество положительных результатов (%) | Общее микробное число (lg) | ||
7-9 lg КОЕ/тампон | 4-6 lg КОЕ/тамп | 1-3 lg КОЕ/тампон | ||
KOC (коагулазоотрицательные стафилококки), в т. ч. | 69,5±9,7 | 14,7±3,2 | 33,5±10,2 | 21,3±9,5 |
гемолитические | 9,3±3,7 | 1,3±0,5 | 5,7±2,9 | 2,71±0,5 |
негемолитические | 35,8±8,9 | 8,3±3,5 | 15,6±6,0 | 11,94±0,8 |
S. aureus | 25,2±8,6 | 6,9±2,9 | 12,8±5,1 | 5,52±0,3 |
Pод Micrococcus | 19,4±7,1 | 7,1±2,9 | 8,73±0,6 | 3,71±0,6 |
Род Streptococcus, в т.ч. | 19,4±7,1 | 4,5±1,9 | 8,73±0,6 | 6,1±2,6 |
негемолитические | 6,2±2,5 | 1,4±0,6 | 3,7±1,6 | 1,1±0,4 |
α-гемолитические | 9,6±1,1 | 3,1±1,3 | 3,2±1,3 | 3,3±1,4 |
ß-гемолитические | 3,7±1,6 | - | 1,9±0,8 | 1,8±0,8 |
Род Enterococcus | - | - | - | - |
Семейство Enterobacteriaceae | - | - | - | - |
Род Corynebacterium | 22,9±8,0 | 1,4±0,6 | 13,3±5,2 | 8,2±3,4 |
Род Bacillus | 13,7±5,4 | - | 5,5±2,3 | 8,2±3,4 |
НГОБ (неферментирующие грамотрицательные бактерии) | 0,9±0,4 | - | 0,9±0,4 | - |
Род Neisseria | - | - | - | - |
Грибы рода Candida | 11,0±4,5 | 2,81±0,2 | 3,71±0,6 | 4,51±0,9 |
Рисунок 6 - Микробиоценоз носоглотки в период стихания респираторного заболевания
Таблица 7 - Микробиоценоз носоглотки в период стихания респираторного заболевания при использовании комплексной терапии
Микроорганизмы | Количество положительных результатов (%) | Общее микробное число (lg) | ||
7-9 lg КОЕ/тампон | 4-6 lg КОЕ/тамп | 1-3 lg КОЕ/тампон | ||
KOC (коагулазоотрицательные стафилококки), в т. ч. | 35,3±10,4** | 8,3±3,5 | 10,1±4,1** | 16,9±6,4 |
гемолитические | 6,4±2,7* | 2,1±0,9** | 2,7±1,2** | 2,9±1,2* |
негемолитические | 16,6±6,3** | 2,8±1,2** | 6,9±2,9** | 6,9±2,9* |
S. aureus | 19,7±7,2 | 7,3±3,1 | 9,6±3,9* | 2,8±1,2* |
Pод Micrococcus | 10,5±4,3* | 2,4±1,0** | 3,3±0,9** | 4,8±0,8 |
Род Streptococcus, в т.ч. | 97,6±1,0*** | 42,4±11,2*** | 55,2±12,3*** | - |
негемолитические | 88,5±4,6*** | 32,8±10,1*** | 55,7±10,4*** | - |
α-гемолитические | 49,0±11,4*** | 21,9±7,8*** | 27,1±9,7*** | - |
ß-гемолитические | 19,0±7,0** | 18,1±6,8*** | 0,9±0,4 | - |
Род Enterococcus | 9,2±3,8*** | 3,2±4,2*** | 6,0±2,5*** | - |
Семейство Enterobacteriaceae | 2,3±1,0*** | - | 1,4±0,6*** | 0,9±0,4*** |
Род Corynebacterium | 6,9±2,9*** | - | 6,9±2,9*** | - |
Род Bacillus | 7,8±3,3* | 1,4±0,6 | 2,8±1,2** | 3,6±1,6** |
НГОБ (неферментирующие грамотрицательные бактерии) | 1,0±0,4 | - | 1,0±0,4 | - |
Род Neisseria | 3,6±1,6 | - | 3,6±1,6 | - |
Грибы рода Candida | 16,6±6,3 | 1,0±0,4** | 9,2±3,8* | 6,4±2,7 |
Примечание: * - р<0,05; ** – p<0,01; *** - p<0,001
Рисунок 7 - Микробиоценоз носоглотки в период стихания респираторного заболевания при использовании комплексной терапии
4. Обсуждение
В последние годы появляется все больше публикаций, доказывающих, что проблему увеличения числа инфекционных заболеваний практически невозможно решить только с помощью разработки новых антибактериальных, фунгицидных средств или увеличения частоты приема или дозировок уже существующих: формирование лекарственной резистентности у микробов происходит быстрее, чем появляются новые разработки. Существующие противовирусные препараты характеризуются узким спектром и часто оказываются малоэффективными в лечении агрессивных вирусных инфекций. Очевидно, что решение проблемы – в активации собственных резервов организма. Одним из таких резервов и является нормальная микрофлора . В системе профилактических и реабилитационных мероприятий при респираторных инфекциях важное место уделяется принципу индивидуального подхода и воздействию на защитные системы входных ворот инфекции, включая репаративные процессы на слизистой оболочке дыхательных путей , . История вопроса о биологическом действии искусственного атмосферного электричества начинается с XVIII в., когда после изобретения электростатической машины начали появляться работы по изучению действия искусственного электризованного воздуха на растения, животных и человека. А.Л.Чижевскому (1897-1964) принадлежат фундаментальные труды по исследованию биологической роли естественной и искусственной ионизации атмосферного воздуха , , . Применяя пробиотики (лактобактерии, бифидобактерии) и атмосферные отрицательно заряженные аэроионы, удалось повлиять как на патологическую деструкцию эпителия в острый период респираторного заболевания, так и ускорить восстановление микробиоценоза носоглотки в период стихания клинических проявлений (Таблицы 3-7). Применение лактобактерий, способствующих росту дрожжеподобных грибов, включая представителей рода Candida, в монокультуре было необоснованным, поэтому был добавлен пробиотический штамм Bifidоbacterium longum, позволивший удержать рост дрожжеподобных грибов и достичь максимального улучшения состава местной микробиоты.
5. Заключение
При использовании пробиотических штаммов бифидобактерий, лактобактерий и потока отрицательно заряженных аэроионов значительно изменяется синхронизация деструктивных процессов плоского эпителия, цилиндрического эпителия, возрастает фагоцитарная активность нейтрофилов, снижается общая микробная нагрузка носоглотки, включая гемолитические коагулазоотрицательные стафилококки, гемолитические стрептококки, энтерококки.