MICROECOLOGICAL STATUS OF UPPER RESPIRATORY WAYS MUCOSA IN TEENAGERS LIVING IN TOWNS WITH CHEMICAL INDUSTRY

Full Text

Объективная оценка состояния эндоэкологии организма в целом предполагает определение количественного и качественного состава микробиоценозов, его взаимосвязи с факторами иммунологической резистентности организма хозяина. Антропогенные химические факторы, загрязняющие атмосферный воздух, обладают способностью снижать активность местных механизмов противоинфекционной резистентности верхних дыхательных путей (ВДП). В ответ на действие химических полютантов могут изменяться как количественные, так и качественные характеристики бактерий. Эти процессы приводят к колонизации слизистых оболочек патогенными и условно-патогенными микроорганизмами, что способствует обострению или хронизации воспалительных заболеваний, а также приводит к развитию длительного бактерионосительства [23]. Наиболее уязвимое и чувствительное к полифакторному и многокомпонентному воздействию неблагоприятной окружающей среды поколение - это дети, поскольку они находится в критическом периоде активного роста и развития [5, 7, 15, 17]. Техногенное воздействие ведет к снижению функциональной активности иммунной системы детского организма, что проявляется повышением заболеваемости [9]. В промышленных центрах северных и восточных регионов страны в структуре заболеваемости детского населения преобладает патология ЛОР-органов и органов дыхания, доля которой достигает 70 % [6], так как дыхательная система находится в тесном контакте с окружающей средой и в первую очередь реагирует на ее загрязненность [1, 14, 22, 24]. В крупных городах Сибири с развитой химической промышленностью в сравнении с неэкспонированными территориями показатели заболеваемости верхних дыхательных путей среди детского и подросткового населения увеличиваются на 25-40 % [5, 6]. В современных условиях усовершенствование и внедрение в практическое здравоохранение безопасных и информативных методов донозологической диагности 32 Экология человека 2015.04 Экология детства ки экологически обусловленных нарушений здоровья является актуальной научно-практической задачей и определяющим направлением в достижении цели снижения риска развития заболеваний органов дыхания. Цель настоящего исследования - установить особенности микроэкологического статуса верхних дыхательных путей детей старшего школьного возраста, проживающих в условиях химического загрязнения атмосферного воздуха. Методы Объектами настоящего комплексного исследования являлись учащиеся (15-16 лет), проживающие в городах Иркутской области с разной техногенной нагрузкой Ангарске (I группа) и Саянске (II группа). По данным многолетних наблюдений и оценке потенциального риска здоровью населения области, к зонам риска отнесены промышленные центры, в том числе Ангарск, а территория Саянска рассматривается как условно чистая [8]. Оценка микроэкологического статуса была осуществлена с помощью комплекса показателей, характеризующих как состояние микробиоты, так и состояние макроорганизма. Состояние неспецифической антиинфекционной резистентности школьников оценивали на основании двух показателей: количественного содержания аутомикробиоты кожи (АМБК) и концентрации лизоцима в слюне. Известно, что общая микробная обсеменённость кожи - это интегральный показатель состояния резистентности организма, определяющий его устойчивость к воздействию неблагоприятных факторов внешней среды, и у практически здоровых людей глубокая микробиота кожи отличается стабильностью динамического равновесия. Тем не менее длительное воздействие вредных факторов окружающей среды вызывает изменения и в микробиоценозе кожи. Микробиологические исследования верхних дыхательных путей осуществлялись унифицированными методами (Приказ МЗ СССР № 535 от 22.04.1985 г.), определяли общее микробное число (ОМЧ), снятое на тампон и выраженное в колониеобразующих единицах (КОЕ/тамп), выявляли условно-патогенную микробиоту слизистых оболочек. Активность лизоцима слюны (%) определяли нефелометрическим методом В. Г. Дорофейчук (1968). Для исследования глубокой микробиоты кожи был применён классический метод агаровых отпечатков на кровяном агаре, предложенный Н. Н. Клемпарской (1959). Внутриклеточное перси-стирование стафилококков определяли с помощью цитоскопического метода [16, 21, 25], антибиотико-резистентность стафилококков к противомикробным лекарственным средствам - диск-диффузионным методом [18]. Адгезивную активность (бактерий/эритроцит) определяли по методу В. И. Бриллис [4, 11]. Статистическую обработку результатов независимых выборок выполняли при помощи пакета прикладных программ MS Office Excel 2003, для описательной статистики вычисляли М - среднее арифметическое, m - стандартную ошибку среднего арифметического. Определяли частость - относительную величину, определяющую долю частот отдельных вариант, выраженную в процентах. Выборки при вычислении средней арифметической проверялись на присутствие «выскакивающих» вариант по методу Н. П. Ашмарина с соавторами [2]. Оценка нормальности распределения выборок осуществлялась с помощью коэффициента эксцесса [19]. В качестве метода оценки статистической значимости различия величин в сравниваемых группах применялся параметрический критерий Стьюдента для независимых совокупностей и критерий χ2. Критическим уровнем значимости (р) проверки статистических гипотез был принят уровень р < 0,05. На момент обследования оториноларингологом все школьники были здоровы или в стадии ремиссии. Исследования осуществлены неинвазивными методами, в соответствии с требованиями Комитета по биомедицинской этике с информированного согласия родителей детей или других законных представителей. Результаты Исследования обнаружили у половины школьников городов Ангарска и Саянска повышение микробной обсеменённости кожных покровов II (от 10 до 50 КОЕ/см2) и III (от 50 КОЕ/см2 и выше) степени. Однако высокую (III) степень обсеменения кожи у подростков обеих групп регистрировали единично (табл. 1). У (54,9 ± 4,0) % старшеклассников Ангарска и (49,0 ± 5,0) % Саянска выявлялись микроорганизмы, обладающие гемолитической активностью. Таблица 1 Микробная обсеменённость кожи у детей городов Ангарска и Саянска Группа Доля лиц с выявленной обсеменения кожи аутомик степенью зобиотой, % I степень II степень III степень Первая (Ангарск) n=114 50,8±4,7 43,9±4,6 5,3±2,1 Вторая (Саянск) n=100 54,6±5,0 37,0±4,8 8,2±2,7 Значимым звеном неспецифической резистентности органов дыхания является лизоцим слюны. Исследование активности этого фермента секрета ротовой полости у старшеклассников выявило, что в границах нормы данный показатель реже встречался у подростков I группы (р < 0,001) (табл. 2). Лица с напряжённым иммунитетом слюны в обеих группах составили около трети. Анализ результатов исследований активности лизоцима ниже нормальных значений показал, что в I группе подростки с угнетением иммунитета слюны встречались чаще (р < 0,001). Анализ ранее выполненных исследований выявил высокую микробную обсеменённость слизистых оболочек ВДП у школьников как Ангарска, так и Саянска [15], однако доля лиц с обсеменённостью слизистых оболочек зева микроорганизмами в степени 106 и выше среди школьников во II группе значительнее, чем в I группе - (34,0 ± 4,8) и (19,3 ± 8,6) % соответственно (р < 0,001). Среди школьников II группы 33 Экология детства Экология человека 2015.04 Таблица 2 Активность лизоцима слюны у детей городов Ангарска и Саянска Группа Активность лизоцима,% Распределение обследованных по активности лизоцима, % Ниже нормы Норма (40,0-52,0) Выше нормы Первая (Ангарск) n=193 44,3±1,35 37,8±3,5 31,6±3,3 30,6±3,3 Вторая (Саянск) n=84 45,7±1,02 27,2±3,3* 40,2±3,6* 32,6±3,5 Примечание. * - статистически значимые различия между I и II группами при р < 0,001. также чаще встречалось обсеменение микроорганизмами слизистой носа в высокой степени (106 КОЕ/ тамп) - у (24,0 ± 4,3) % против (7,9 ± 2,5) % в I группе (р < 0,001). Необходимо подчеркнуть, что три четверти обследованных лиц в каждой группе были с обсеменённостью микроорганизмами слизистых оболочек зева и носа выше физиологической нормы (соответственно 104 КОЕ/тамп и выше и 103 КОЕ/ тамп и выше). Результаты исследования качественного состава микробиоценозов слизистых оболочек ВДП обсле-дованых старшеклассников показали, что он имеет свои особенности. Из данных табл. 3 видно, что частость выявления вегетирующих энтерококков на слизистой зева школьников I группы значительно превосходит аналогичный показатель у подростков II группы, следует отметить, что у них же чаще высевался из зева и стафилококк (р < 0,001). Необходимо подчеркнуть, что доля случаев превышения порога эпидемиологической опасности по наличию стафилококка на слизистой носа у школьников обеих групп составляет около 90 % и выше (табл. 4). Таблица 3 Частость выявления энтерококка и пневмококка на слизистых оболочках зева у детей городов Ангарска и Саянска Группа Доля лиц с обсеменённостью слизистых оболочек зева > 104 КОЕ/тамп, % Энтерококк Пневмококк Первая (Ангарск) n=114 52,1 ± 4,7 5,1 ± 2,1 Вторая (Саянск) n=100 6,1±2,4 * 3,1±1,7 Примечание. * - статистически значимые различия между I и II группами при р < 0,001. Таблица 4 Частость выявления стафилококка на слизистых оболочках ВДП у детей городов Ангарска и Саянска Группа Доля лиц с обсеме-нённостью зева > 103 КОЕ/тамп, % Доля лиц с обсеме-нённостью носа > 103 КОЕ/тамп, % Первая (Ангарск) n=114 37,7 ± 4,5 95,6 ± 1,9 Вторая (Саянск) n=100 26,8±4,4* 89,0±3,1 Примечание. * - статистически значимые различия между I и II группами при р < 0,001. Со слизистых оболочек ВДП школьников I группы выделили (49,3 ± 3,5) % Staphylococcus epidermidis; (43,5 ± 3,4) % Staphylococcus aureus, прочие виды составили (7,2 ± 1,8) %. У школьников II группы на слизистых оболочках ВДП в (65,0 ± 3,4) % случаев вегетировали Staphylococcus aureus, остальные изоляты - коагулазоотрицательные стафилококки, которые идентифицированы как Staphylococcus epidermidis. Картина присутствия видов стафилококка на слизистых оболочках ВДП у школьников во II группе менее разнообразна, чем в I группе. Анализ полученных данных показал, что активность адгезии стафилококков со слизистой оболочки носа ВДП составила у подростков I группы (2,7 ± 0,1) бактерий/эритроцит, а II группы (2,4 ± 0,1) бактерий/эритроцит. У школьников Саянска средний показатель адгезии (СПА) определялся в границах от 2,1 до 3,1 бактерий/эритроцит и оценивался как средняя степень адгезии. У школьников Ангарска СПА варьировал от 1,2 до 5,8 бактерий/эритроцит, что указывает на разную степень проявления адгезивной активности выделенных штаммов у обследованных, тем не менее большая часть высеянных штаммов стафилококка - (69,3 ± 3,3) % также имела среднюю степень адгезии. Необходимо отметить, что у школьников Ангарска были изолированы со слизистых ВДП стафилококки и с высокой степенью адгезивной активности. Доля таких штаммов составила (6,4 ± 1,7) %. Антимикробная резистентность у эпидермальных стафилококков наиболее часто выявлялась соответственно в I и II группах к бензилпенициллину (70,9 ± 4,5) и (88,0 ± 6,6) %, эритромицину (24,3 ± 4,2) и (36,0 ± 9,8) %, тетрациклину (14,4 ± 3,5) и (20,0 ± 8.2) %, левомицетину (25,2 ± 4,3) и (12,0 ± 6,6) %. У школьников Саянска была обнаружена значительная доля эпидермальных стафилококков, устойчивых к оксациллину, - (32,0 ± 9,5) % против (8,7 ± 2,8) % штаммов, выявленных у школьников Ангарска. У золотистых стафилококков, изолированных от подростков обеих групп, резистентность к бензил-пенициллину встречалась ещё чаще, чем у коагу-лазоотрицательных стафилококков, - (89,0 ± 3,3) и (82,5 ± 4,2) % штаммов (I и II группа соответственно). Доля устойчивых к тетрациклину штаммов составила (14,3 ± 3,7) и (13,7 ±3,8) %. В свою очередь, устойчивость к оксациллину встречалась не так часто, как у эпидермальных стафилококков, и только у школьников Саянска - (6,3 ± 2,7) % микроорганизмов. При анализе результатов цитоскопических исследований, осуществлённых для определения характера бактерионосительства, было выявлено, что в основном это транзиторные носители стафилококка. Тем не менее признаки резидентного носительства стафилококка на слизистых ВДП у школьников определяли в обеих группах, причём в I группе у (29,2 ± 3.3) %, во II группе у (17,2 ± 3,9) % обследованных (р < 0,001). 34 Экология человека 2015.04 Экология детства Необходимо подчеркнуть, что увеличение общего количества вегетирующей микробиоты на слизистых ВДП у школьников II группы происходило за счёт стрептококков группы viridans на слизистой зева и коринебактерий на слизистой носа, а увеличение условно-патогенных бактерий: энтерококков в зеве и стафилококков в носовой полости произошло в I группе обследованных. Необходимо подчеркнуть, что у школьников II группы увеличивалось общее количество вегетирующей микробиоты на слизистых ВДП за счёт стрептококков группы viridans на слизистой зева и коринебактерий на слизистой носа, а у обследованных I группы увеличивалось количество условно-патогенных бактерий: энтерококков в зеве и стафилококков в носовой полости. Обсуждение результатов Показатель АМБК используется исследователями для раннего определения нарушений адаптационных возможностей организма, иммунной реактивности и позволяет оценить на доклиническом уровне степень неблагоприятного воздействия техногенных факторов окружающей среды [20]. Повышенный и высокий уровень АМБК, выявленный в наших исследованиях, свидетельствует о снижении антимикробной активности кожи и соответственно сниженной общей иммунологической резистентности организма у подростков. Показатель иммунитета слюны - активность лизо-цима секрета ротовой полости у подростков в границах нормальных значений определялся лишь у (40,2 ± 3,6) % обследованных во II группе и у (31,6 ± 3,3) % в I группе. Согласно интерпретации данных работы [12], высокий показатель уровня активности лизоцима в слюне показывает активацию данного фактора защиты организма, что свидетельствует о напряжённости иммунитета, однако нередко активация является одной из стадий развития патологического процесса и при дальнейшем развитии может привести к срыву адаптации. Низкий показатель активности лизоцима настораживает в отношении угнетения иммунитета, формирующегося в условиях воздействия на детский организм неблагоприятных факторов. Около половины стафилококков, выделенных с ВДП у всех обследованных подростков, были определены как Staphylococcus epidermidis. Этиологическое значение Staphylococcus aureus при различных гнойно-воспалительных процессах общепризнано, однако было установлено, что значимыми микроорганизмами при воспалении верхних и нижних дыхательных путей часто являются и коагулазонегативные стафилококки, в основном эпидермальные, а также энтерококки и стрептококки группы viridans [13]. Одним из факторов, обусловливающих патогенность микроорганизмов, совершенно обоснованно считают адгезивную активность, которая характеризуется средним показателем адгезии, интенсивность данного биологического признака свидетельствует о способности бактерий вызывать заболевания [11]. Данную адгезивную способность средней степени продемонстрировали стафилококки в большинстве случаев в обеих группах учащихся, а в I группе были выявлены и стафилококки с высокой степенью адгезивной активности. Известно, что наличие у микроорганизма особых свойств, в частности адгезивной активности, устойчивости к антимикробным веществам, а также способности к персистированию на слизистых оболочках дыхательных путей, обеспечивает возбудителю инфекционно-воспалительного процесса селективное преимущество в противостоянии защитным механизмам естественного иммунитета. Нашими исследованиями было выявлено резидентное носительство стафилококка в количестве 103 КОЕ/тамп и выше в передненосовой полости у подростков в обеих группах, причём в I группе персистирующий стафилококк встречался чаще, чем во II группе. Лица, у которых при цитоскопическом исследовании определяется резидентное бактерионосительство с обсеменённостью 103 КОЕ/тамп и выше, представляют повышенную эпидемиологическую опасность как источник стафилококковой инфекции для окружающих. В то же время внутриклеточнопереживающий микроорганизм опасен и для самого носителя при снижении иммунологической реактивности макроорганизма как источник эндогенной инфекции. Известно, что увеличение количества микроорганизмов свидетельствует о дисбалансе взаимоотношений макроорганизма и вегетирующей аутофлоры, так как вследствие ослабления резистентности хозяина улучшаются условия существования микробиоты. Вследствие того, что между условно-патогенным микроорганизмом и комменсалом нет однозначного разграничения, мы полагаем, что неограниченная колонизация организма любым видом бактерий может привести к развитию патологии различной локализации, в том числе ЛОР-органов. Вместе с тем существует мнение, что макроорганизм в ответ на неблагоприятное воздействие привлекает на защиту антагонистическую активность стрептококков группы viridans, увеличивая их количество и используя защитный потенциал зеленящих стрептококков, таким образом сдерживает колонизацию биотопа условно-патогенными бактериями [3]. Данный факт значительного увеличения количества стрептококков группы viridans на слизистых зева зафиксирован при обследовании школьников II группы. Взаимовлияние микробиоты и организма хозяина, направление и результат их взаимодействий в каждом конкретном случае зависит от трёх факторов: биологических свойств микроорганизма, механизмов защиты организма и факторов среды, препятствующих или облегчающих реализацию потенциальных возможностей данных биотических факторов. Выявленное изменение микробиоты верхних дыхательных путей у школьников, в частности повышение количества общей микробной обсеменённости, указывает на снижение колонизационной резистентности слизистых 35 Экология детства Экология человека 2015.04 оболочек ВДП. Однако повышение ОМЧ слизистых оболочек нельзя расценить однозначно как негативный показатель, данный факт требует дальнейшего исследования. Мы полагаем, что показатель общей микробной обсеменённости для оценки состояния компенсаторных возможностей иммунной системы необходимо рассматривать в совокупности с качественной характеристикой микробиоты. Анализ результатов комплексного исследования состояния микроэкологии ВДП подростков, включающих показатель АМБК в совокупности с показателями микробиологической и иммунологической характеристик носоглотки, выявил, что колонизационная резистентность слизистых оболочек ВДП снижена у обследованных в обеих группах и в большей степени у школьников Ангарска. Это свидетельствует о достаточно высокой вероятности развития или обострения у старшеклассников заболеваний ВДП при отсутствии коррекционно-оздоровительных мероприятий [10, 20]. Таким образом, определены некоторые особенности адаптационно-компенсаторных реакций слизистых оболочек ВДП у детей старшего школьного возраста на техногенную загрязненность атмосферного воздуха. Выявлены изменения микроэкологического состояния верхних дыхательных путей, а именно снижение колонизационной резистентности слизистых оболочек, проявляющееся наличием у школьников резидентного стафилококкового бактерионосительства, увеличением общей микробной обсеменённости у детей, проживающих в условиях с меньшей загрязнённостью атмосферного воздуха и увеличением частоты выделения условно-патогенной микробиоты у школьников из района с большей техногенной нагрузкой. Разнонаправленность микробиологических нарушений можно расценить как последовательные этапы адаптационной реакции детского организма на разную техногенную нагрузку. Подтверждением гипотезы являются данные о том, что у большинства обследованных школьников защитные свойства слюны, характеризуемые активностью лизоцима, напряжены или угнетены. На снижение общей резистентности организма подростков указывает ослабление колонизационной резистентности кожных покровов. В результате воздействия неблагоприятного фактора химической природы происходит изменение качественных свойств стафилококков, в результате чего они приобретают селективные преимущества для колонизации верхних дыхательных путей. Осуществлённый комплекс диагностических исследований позволяет отнести обследованных школьников, проживающих в крупных городах Сибири с развитой химической промышленностью, к группе риска и обосновать необходимость выполнения коррекционных мероприятий с целью профилактики и снижения вероятности развития заболеваний органов дыхания. Авторы выражают благодарность и признательность врачу-отоларингологу клиники ФГБУ «ВСНЦ ЭЧ» СО РАМН кандидату медицинских наук Тихоновой И. В. за выполненное обследование детей и научному сотруднику лаборатории медицинской экологии ФГБУ «ВСНЦ ЭЧ» СО РАМН кандидату медицинских наук Катульской О. Ю. за организацию медицинского осмотра детей.

About the authors

N N Nesmeyanova

Email: nesmeyanovanatali@yandex.ru

L M Sosedova

References

Supplementary files