Влияние андрогенов на биологические свойства бактерий урогенитального тракта

23.05.2022
1097
0

М.Д. Кузьмин, Ю.Б. Иванов, Институт клеточного и внутриклеточного симбиоза Уро РАН, ГАУЗ «ООКБ», Оренбург, Россия.

При хронических воспалительных процессах в урогенитальном тракте наблюдается колонизация патогенных и условно-патогенных микроорганизмов (УПМ), способных к инактивации факторов местной противоинфекционной защиты [1], следствием чего является развитие дисбиотических процессов и снижение колонизационной резистентности [2]. Одним из элементов устойчивости бактерий является антилизоцимная активность, позволяющая им длительно персистировать в предстательной железе [3]. С другой стороны, изменение микрофлоры связано не только с воздействием местных факторов защиты, но и общим физиологическим статусом, обусловленным уровнем нейроэндокринной регуляции, нарушение которой могут вызвать дисбиотические состояния, вызываемые условно-патогенной резидентной микрофлорой. Известно, что половые гормоны, регулирующие обменные процессы организма человека, обладают антимикробным действием [4], хотя влияние гормонов на биологические свойства бактерий изучено недостаточно [5, 6]. У пациентов с уровнем тестостерона крови ниже референсных значений наблюдалось снижение эффективности проводимой антибактериальной терапии при хроническом простатите [7]. Выявлено подавление окситоцином активности персистентного потенциала патогенов, что раскрывает один из важнейших механизмов действия препарата в комплексном лечении заболеваний в комбинации с антибиотиками [8]. Андрогены в основном участвуют в андрогенозависимых процессах в форме тестостерона [9].

В связи с этим, целью нашей работы явилось изучение влияния тестостерона на биологические свойства микроорганизмов. Для изучения были взяты признаки микроорганизмов, ответственные за длительное переживание бактерий в организме хозяина – факторы персистенции (АЛА – антилизоцимная и АКА – антикомплементарная активности), а также влияние тестостерона на ростовые характеристики бактериальной популяции. В качестве исследуемых микроорганизмов были выбраны виды, часто встречающиеся при дисбиотических процессах урогенитальной системы: Staphylococcus haemolyticus и Escherichia сoli. Изучение влияния тестостерона на персистентные свойства микроорганизмов проводили на 20 клонах S. heamolyticus и 20 клонах E. сoli до и после культивирования бактерий с тестостероном. Для регуляции была выбрана средняя физиологическая концентрация тестостерона в семенной плазме человека, равная 100 нмоль/мл. В контрольные пробы вместо гормона добавляли равные объемы стерильного дилюэнта-глицерина (ТОО «Биореактор»). Культивирование бактерий проводили в 2% мясопептонном бульоне (НПО «Питательные среды», Махачкала) с тестостероном в течение 24 часов, создавая концентрацию гормонов в среде 100 нмоль/мл. После инкубации отделяли супернатант и определяли персистентные свойства с помощью фотометрического метода (АЛА) и метода парциального гемолиза в геле (АКА).
Была выявлена высокая исходная гетерогенность популяции S. haemolyticus по антилизоцимному признаку с разбросом значений от 0 до 1,62 мкг/мл*OD при среднем уровне признака 0,922±0,235 мкг/мл*OD. Исходная популяция E. сoli была более однородной по АЛА, все клоны обладали способностью к инактивации лизоцима с разбросом значений от 0,119 до 0,286 мкг/мл*OD при средней выраженности признака 0,191±0,01 мкг/мл*OD. Что касается исходной способности экзометаболитов S. haemolyticus и анти-СH50 к деградации белков системы комплемента, то антикомплементарный признак варьировался от 0 до 22,47 анти-СH50 в популяции S. heamolyticus и от 0 до 21,55 анти-СH50 в популяции E. сoli. Средние значения составили для S. haemolyticus и E. сoli соответственно 13,59±0,83 и 10,56±1,37 анти-СH50. Популяция стафилококков характеризовалось более низким разнообразием по АКА в отличие от распределения клонов по антилизоцимному признаку. В то же время отмечалось более равномерное внутрипопуляционное распределение клонов с S. heamolyticus с различными уровнями АКА по сравнению с таковыми по АЛА. Иная картина наблюдалась в исходной популяции E. сoli по антикомплементарному признаку, отмечалась более высокая гетерогенность, чем по АЛА.

При изучении влияния культивирования бактерий с тестостероном на персистентные свойства микроорганизмов, установлено, что большинство клонов были чувствительны к данному воздействию. Тестостерон оказывал ингибирующие влияние на степень выраженности антилизоцимной активности в популяциях S. heamolyticus и E. сoli. Средние значения АЛА составили после культивирования с тестостероном 0,217±0,087 мкг/мл*OD для S. heamolyticus (р<0,001) и 0,045 мкг/мл*OD для E. сoli (р<0,001). Указанные изменения в популяции стафилококков и эшерихий сопровождались элиминацией клонов с высокой и средней АЛА (>0,6мкг/мл*OD для S. heamolyticus и >0,1 мкг/мл для E. сoli). В результате культивирования с тестостероном снижалась способность экзометаболитов S. heamolyticus и E. сoli ингибировать активность комплимента в гемолитической системе. Средние значения АКА E. сoli после культивирования с гормоном составили 2,08±0,79 анти-СH50 (р<0,001). При этом у большинства клонов (70%) популяции эшерихий данный признак в результате культивирования с тестостероном не регистрировался. Отмечалось уменьшение разнообразия и равномерности внутрипопуляционного распределения клонов E. сoli по АКА. Антикомплементарный признак у S. heamolyticus после культивирования бактерий с тестостероном снижался до 1,98±0,58 анти-СH50 (р<0,001). Указанные изменения в популяции S. heamolyticus сопровождались элиминацией клонов с высокой (>10 анти-СН50) активностью, при этом у 50% клонов после регуляции данный признак не регистрировался. Культивирование клонов S. heamolyticus и E. сoli в среде с тестостероном приводило к существенным сдвигам ростовых показателей бактерий. Выраженный биостимулирующий эффект тестостерона отмечался в отношении S. heamolyticus, через 24 часа культивирования в единицах ОD в опыте возрастало по сравнению с контролем в 1,5–2 раза. В то же время в отношении популяции E. сoli аналогичный эффект не был зарегистрирован. При культивировании E. сoli в среде с тестостероном, несмотря на высокие значения константы экспоненциального роста, отмечалась ранняя стабилизация скорости роста и уменьшение продолжительности фазы логарифмического роста.

Из представленных результатов видно, что бактерии подчиняются регуляторным влияниям различных биологически активных веществ, в частности гормонов (тестостерона), продуцируемых макроорганизмом, что проявлялось в модификации биологических свойств бактерий. Установлено что тестостерон оказывает ингибирующее влияние на факторы персистенции S. heamolyticus и E. сoli – АЛА и АКА активности. Снижение степени выраженности указанных признаков под действием тестостерона сопровождается изменением структуры бактерий по изученным свойствам.

Таким образом, антиперсистентное и биостимулирующее действие тестостерона на микроорганизмы, вероятно, является одним из механизмов стабилизации нормального микробиоциноза репродуктивной системы мужчин. С учетом полученных данных in vitro решено оценить эффект применения андрогенов для коррекции микроэкологических нарушений урогенитального тракта при лечении больных хроническим простатитом. Некоторые данные свидетельствуют о том, что эстроген может влиять на иммунный ответ на инфекцию мочевыводящих путей (ИМП). Хотя влияние мужских андрогенов на исход ИМП не изучалось [10].

Под наблюдением находились 110 пациентов репродуктивного возраста (22–45 лет) с диагнозом «хронический простатит». Пациенты были разделены на две группы. Пациенты первой группы (50 человек) получали антибактериальные препараты, избирательно накапливающиеся в ткани предстательной железы. Пациенты второй группы (60 человек) получали антибактериальную терапию в сочетании с тестостероном. Состояние микробиоциноза урогенитального тракта мужчин оценивали по микрофлоре эякулята до и после курса лекарственной терапии. Для бактериологического исследования эякулята материал засевали на плотные питательные среды: 20% сывороточный агар, среду Эндо, MRS-агар, Columbia-агар с добавлением 5% бараньих эритроцитов («Sifin», Германия) методом секторных посевов. Идентификацию выделенных штаммов микроорганизмов проводили общепринятыми методами на основании морфологических, тинкториальных, культуральных, биохимических и антигенных свойств. Для характеристики персистентного потенциала у выделенных микроорганизмов определяли способность к инактивации лизоцима (АЛА) и комплемента (АКА) по описанным ранее методам. При исследовании гормонального фона было выявлено снижение уровня тестостерона у 35% пациентов. Уровень тестостерона находился на нижней границе нормы и составил в среднем 10,1±1,8 нмоль/л. Параметры других половых и гонадотропных гормонов были не изменены. В результате проведенного курса лечения в спектре микрофлоры эякулята пациентов с хроническим простатитом в основной группе наблюдали увеличение доли нормальной микрофлоры, представленные бактериями рода Corynebacterium и Lactobacillus только у пациентов с низким уровнем тестостерона. Одновременно наблюдалось снижение показателя микробной обсемененности (ПМО) коагулазоотрицательных стафилококков (S. heamolyticus, Staphylococcus capitis, Staphylococcus еpidermidis, Staphylococcus hominis), энтерококков (Enterococcus feacalis, Enterococcus faecium, Enterococcus gallinarum) и элиминация энтеробактерий. Среднее число видов микроорганизмов, выделенных от одного больного основной группы, составило 2,4±0,5 и 3,8±0,3 до и после лечения соответственно. У пациентов с нормальным уровнем тестостерона такого факта не наблюдалось. В группе сравнения существенных отличий в видовом составе изолятов до и после лечения не наблюдалось: среднее число видов микроорганизмов, выделенных от одного больного, составило до лечения 2,3±0,7 и после лечения 2,2±0,3. Среди выделенных микроорганизмов доминировали коагулазоотрицательные стафилококки (S. heamolyticus, S. capitis, S. еpidermidis, S. hominis), не было отмечено достоверных изменений ПМО фекальной микрофлоры, представленной энтеробактериями и энтерококками. У всех пациентов основной группы наблюдалось изменение видовой структуры микрофлоры эякулята, которое сопровождалось уменьшением персистентного потенциала после проведенной терапии. После лечения с использованием тестостерона более чем в 3 раза снижалась доля стафилококков, обладающих комплексом персистентных характеристик (АЛА+АКА) за счет появления штаммов без персистентных признаков и штаммов, обладающих только АЛА или АКА. Аналогичные изменения биопрофилей были характерны и для УПМ других групп. При этом абсолютные значения факторов персистенции УПМ после лечения не превышало 0,2 мкг/мл*ОD и 2,2 анти-СН50 АЛА и АКА соответственно. В то же время в микрофлоре, выделенной из эякулята пациентов с хроническим простатитом в группе сравнения до и после антибактериальной терапии, не наблюдалось значительных изменений в способности изолятов к инактивации лизоцима и комплимента. У большинства штаммов зарегистрировано наличие комплекса персистентных признаков, при этом все изоляты обладали средними и высокими значениями АЛА (>0,6мкг/мл*ОD) и АКА (>4,0-СН50). При оценке сроков коррекции урогенитального дисбиоза с использованием тестостерона установлено, что восстановление нормальной микрофлоры и уменьшение ПМО УПМ наблюдалось уже к концу 5-й недели курса только у пациентов с низким уровнем тестостерона. Снижение персистентного потенциала УПМ наблюдалось у 85% пациентов исследуемой группы. В контрольной группе даже после 42-дневного курса антибактериальной терапии, несмотря на уменьшение у части больных ПМО УПМ и снижения уровня факторов персистенции, не у одного из больных не наблюдалось восстановления нормальной микрофлоры.

Таким образом, полученные результаты являются подтверждением целесообразности использования препаратов андрогенов для коррекции урогенитального дисбиоза при комплексной патогенетической терапии больных хроническим простатитом с низким уровнем тестостерона. У всех пациентов с хроническим простатитом необходимо определять уровень общего тестостерона.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Бухарин О.В. Персистенция патогенных бактерий. М., 1999.
  2. Иванов Ю.Б. Факторы персистенции микрофлоры репродуктивного тракта мужчин в норме и при патологии. Дисс. к.м.н., Оренбург, 1998.
  3. Кузьмин М.Д., Бухарин О.В., Иванов Ю.Б., Михайлова Е.А. Влияние радиоволновой гипертермии на микрофлору предстательной железы при лечении хронического простатита, осложненного бесплодием. ЖМЭИ. 2001;4:95–7.
  4. Mosier S., Nacao M., Herman М., et al. Progesterone binding of a clinical isolate of Pseudomonas aeruginosa. Arch. Biochem. Biophys. 1991;287:160–6.
  5. Черкасов С.В., Константинова О.Д. Антилизо-цимная активность и видовая характеристика микрофлоры репродуктивного тракта женщин во время беременности. ЖМЭИ. 1996. С. 88–90.
  6. Иванов Ю.Б., Черкасов С.В., Кузьмин М.Д., Константинова О.Д. Влияние препаратов стероидных гормонов на персистентные и ростовые характеристики стафилококков. ЖМЭИ. 1997;4:92–5.
  7. Ибишев Х.С., Коган М.И., Крахоткин Д.В. и др. Роль микроскопического исследования секрета предстательной железы в диагностике хронического рецидивирующего бактериального простатита ассоциированного с дефицитом тестостерона. Материалы ХIХ Конгресса Российского Общества урологов, 2019. С. 154–5.
  8. Бухарин О.В., Стадников А.А., Перунова Н.Б. роль окситоцина и микробиоты в регуляции взаимодействия про- и эукариот при инфекции. Екатеринбург, 2018. 247 с.
  9. Roehrborn C.G. Pathology of benign prostatic hyperplasia. Int. J. Impot. Res. 2008;20(Suppl. 3):S11–8. Doi: 10.1038/ijir.2008.55.
  10. Olson P.D., Hruska K.A., Hunstad D.A. Androgens Enhance Male Urinary Tract Infection Severity in a New Model. J. Am. Soc. Nephrol. 2015. Doi: 10.1681
  11. ASN.2015030327.

 

Комментарии