Решение практических задач в клинической микробиологии и химиотерапии

Задачи микробиологической службы на современном этапе весьма широки. Клинические микробиологи в тесном сотрудничестве с клиническими фармакологами должны принимать активное участие в лечении конкретного больного с гнойно-воспалительным заболеванием или осложнением. Эта задача в настоящее время становится особенно актуальной в связи с дефицитом антибактериальных препаратов, их дороговизной и появлением в стационарах большого количества полирезистентных к антибактериальным препаратам штаммов микроорганизмов, в частности в результате неправильного их применения и нарушений санитарно-эпидемиологического режима.

Поэтому микробиологические лаборатории следует оснащать не только ридерами, позволяющими проводить измерения исключительно по конечной точке, что вполне достаточно для идентификации микроорганизмов и определения их антибиотикочувствительности, но и микробиологическими анализаторами со встроенными термостатами и встряхивателями, благодаря которым можно получать кривые роста, отражающие кинетику размножения микроорганизмов, как интактных, так и под действием любых факторов.

Первые автоматизированные микробиологические анализаторы появились в 80-х годах прошлого века. Разработке их предшествовали научные исследования по поиску физической величины, которая соответствовала бы количеству микроорганизмов в жидкой питательной среде. В настоящее время известно, что характерное приращение оптической плотности в ячейке с инокулированной питательной средой свидетельствует о размножении в ней микроорганизмов. Высокий уровень корреляции оптической плотности с количеством микробных тел позволяет опосредованно кривую роста оптической плотности называть кривой микробного роста, представленной в виде графиков приращения оптической плотности на каждом шаге измерения. Одним из основных компонентов автоматизированных систем является фотометр, позволяющий осуществлять горизонтальную или вертикальную фотометрию.

В последние годы появился микробиологический анализатор, регистрирующий кинетику размножения микроорганизмов на принципиально новой физической основе, — это BACTRAC-4100 фирмы Si-Lab (Австрия). Принцип действия данного анализатора заключается в регистрации относительного изменения электрического импеданса (сопротивление+емкость) питательной среды в пробе и относительного изменения электрического импеданса в районе двойного электрического слоя между электродами, происходящих под влиянием процессов роста и жизнедеятельности микроорганизмов. BACTRAC-4100 рекомендуется к использованию в санитарной микробиологии для контроля общей обсемененности и загрязнения основными видами санитарно-показательных микроорганизмов (коли-формы, сальмонеллы, клостридии, плесени и дрожжей) воды, продуктов питания, а также для контроля за стерильностью при производстве медицинских препаратов и фармацевтической продукции, хирургических материалов в больницах. Однако система не позволяет провести выделение микроорганизма, его идентификацию и определение антибиотикочувствительности. Время проведения анализа для определения общего микробного числа путем анализа кривых роста одинаково при использовании анализатора BACTRAC-4100 и планшетного фотометра iEMS-Reader.

Первыми автоматизированными микробиологическими анализаторами в нашей стране были системы фирмы ABBOT (США) — MS-2 и AVANTAGE. Кроме идентификации и определения антибиотикочувствительности AVANTAGE позволял определять степень обсемененности мочи в варианте «отрицательно» при обсемененности менее 4,5х104 и «положительно» при обсемененности более 4,5х104 КОЕ/мл мочи. Это не вполне устраивало микробиологов, так как интерпретация микробного числа тесно связана с методом забора проб и клиническим диагнозом. Данный метод, по-нашему мнению, мог использоваться только для скрининга мочи «здоровых» людей с целью выявления скрытой патологии. Через 3-4 года после начала эксплуатации анализаторов фирма перестала выпускать данные приборы и соответственно расходные материалы к ним. Уникальность тест-систем, отсутствие возможности адаптации к данному прибору как отечественных, так и импортных питательных сред, дисков для определения антибиотикочувствительности сделали невозможным использование этих дорогостоящих приборов.

Решение практических задач в клинической микробиологии и химиотерапии
Модели роста S. aureus с указанием времени вступления в фазу логарифмического роста при 10-кратных разведениях с исходным содержанием микроорганизмов 106 КОЕ/мл.

Все известные микробиологические анализаторы можно условно разделить на закрытые и открытые системы. Закрытые системы, на которых мы останавливались выше, представляют собой анализаторы, ориентированные только на питательные среды, реактивы, тест-системы, изготовляемые фирмами-производителями анализатора, что ставит покупателя в полную зависимость от производителя. Это относится и к программному продукту, в котором ничего нельзя изменить или дополнить. Открытость системы предполагает возможность адаптации к ним отечественных и зарубежных тест-систем для проведения идентификации микроорганизмов и определения антибиотикочувствительности, питательных сред, реактивов. Кроме этого, эти системы, благодаря адаптации к программным продуктам могут постоянно усовершенствоваться, что способствует быстрому внедрению новых научных знаний в практическое здравоохранение.

Особо следует отметить перспективность использования приборов, позволяющих снимать кинетику размножения микроорганизмов. Наличие их в лабораториях делает возможным решение широкого круга задач: определение степени обсемененности биоматериалов; проведение скрининга препаратов или их комбинаций для выявления антибактериальной активности; изучение влияния различных комбинаций антибактериальных препаратов на чистую или смешанную культуру микроорганизмов; изучение постантибиотического действия антибактериальных препаратов; оценка адекватности проводимой терапии и в случае необходимости ее корректировка; изучение бактерицидности сыворотки крови больного для выявления интенсивности подавления противоинфекционных механизмов защиты, что позволяет выделить больных в группы риска по возникновению гнойно-воспалительных осложнений и предпринять соответствующие меры по их профилактике; проведение фармакокинетических исследований по определению концентраций антибактериальных препаратов, витаминов, аминокислот и т. д.

В настоящее время единственными приборами, отвечающими всем требованиям для проведения кинетических измерений, являются планшетные фотометры фирмы THERMO-Electron (Финляндия) iEMS-Reader и Multiskan-Ascent, осуществляющие вертикальную фотометрию. Они имеют преимущества перед фотометрами для горизонтальной фотометрии, так как позволяют работать с микрообъемами проб, улавливают рост как придонно, так и поверхностно растущих микроорганизмов. Приборы имеют встроенный термостат, обеспечивающий поддержание температуры с точностью до ±0,5°С и с разбросом по планшету, инкубируемому в приборе ±0,2°С, восемь светофильтров с длинами волн 340, 405, 414, 450, 492, 540, 620 и 690 нм и встроенный встряхиватель.

Достоинством приборов несомненно является система охлаждения термостата, при которой не происходит инфицирование питательного бульона при кинетических измерениях даже открытого планшета.

Решение практических задач в клинической микробиологии и химиотерапии
Модели роста Е. faecalis при 10-кратных разведениях суспензии с исходным содержанием микроорганизмов 108 КОЕ/мл.

Планшетные фотометры рассчитаны на стандартные как отечественные, так и импортные 96-луночные плоскодонные планшеты. Приборы совместимы с компьютером и работают при помощи программы «МИКРОБ-АВТОМАТ».

Для получения кривых микробного роста проводится динамическое измерение оптической плотности в ячейках планшета через равные промежутки времени при определенных длинах волн фотометрирования. При проведении динамических измерений на экране монитора высвечивается время вступления микроорганизмов в стадию экспоненциального роста.

Остановимся подробнее на некоторых задачах, которые можно решить используя кинетические модели роста микроорганизмов в следующих статьях на сайте.

Решение практических задач в клинической микробиологии и химиотерапии
Модели роста Р. aeruginosa при 10-кратных разведениях суспензии с исходным содержанием микроорганизмов 107 КОЕ/мл.

- Вернуться в оглавление раздела "Медицинская микробиология"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 4.09.2019

Остались вопросы или замечания?

Все размещенные статьи преследуют образовательную цель и предназначены для лиц имеющих базовые знания в области медицины.
Без консультации лечащего врача нельзя применять на практике любой изложенный в статье факт.
Жалобы и возникшие вопросы просим присылать на адрес statii@dommedika.com
На этот же адрес ждем запросы на координаты авторов статей - быстро их предоставим.