Оценка комбинированного ex vivo воздействия термоабляции и ванкомицина на рост культуры Staphylococcus aureus

Abstract

Цель. Изучить ex vivo влияние высокотемпературного воздействия (55-56 °C) в сочетании с ванкомицином на поведение культуры патогенного золотистого стафилококка (S. aureus). Материалы и методы. Жидкую культуру метициллинрезистентного S. aureus (MRSA) штамм 43300 нагревали ex vivo (55-56 °C, 0-60 мин) с или без добавления ванкомицина (20 мкг/мл), затем инкубировали (37 °C, до 120 мин). В качестве контроля использовалась микробная взвесь (100 или 250 микробных тел на 1 мл изотонического хлорида натрия) при 37 °C. После экстремального воздействия культуры S. aureus высевали на плотную питательную среду, через 48 ч определяли выход колониеобразующих единиц (КОЕ) методом компьютерной морфометрии цифровых изображений бактериальных культур в чашках Петри. Для каждой экспериментальной подгруппы (контроль роста; термоабляция; антибиотик; термоабляция + антибиотик) проводили не менее трех повторений. Результаты. Отработан временной интервал высокотемпературного воздействия для определения полулетальной дозы нагревания (LD50) в отношении жидкой микробной культуры, который составил 12,25 мин при плотности разведения 100 микробных тел/мл растворителя. При увеличении плотности бактериальной культуры до 250 микробных тел/мл растворителя 30 мин ее нагревания до 55-56 °C недостаточно для подавления роста MRSA на агаре. Ванкомицин в терапевтической дозе 20 мкг/мл не влияет на выход КОЕ использованного патогенного штамма 43300. В то же время комбинированное ex vivo воздействие термоабляции и антибиотика оказывает бактериостатический эффект на уровне 28% (p менее 0,001) подавления роста бактерий на агаровой питательной среде. Заключение. Выявлен бактериостатический эффект комбинированного применения высокотемпературного воздействия с ванкомицином, неэффективных по отдельности. Полученные результаты имеют практическую значимость для реконструктивной хирургии костной ткани, однако требуют проведения дополнительных исследований для уточнения механизмов обнаруженного феномена.Aim. To study the ex vivo effect of high temperature exposure (55-56 °C) combined with vancomycin on culture behavior of pathogenic Staphylococcus aureus ( S. aureus ). Materials and methods. Liquid cultures of methicillin-resistant S. aureus (MRSA) strain 43300 were heated ex vivo at 55-56 °C for 0-60 min, either with or without vancomycin (20 μg/ml), followed by incubation at 37 °C up to 120 min. A control suspension (100 or 250 microbial cells per 1 ml of isotonic saline) was maintained at 37 °C. Then, cultures were seeded on solid agar medium, and colony-forming units (CFU) were calculated using computer morphometry after 48h growth. Each experimental subgroup (growth control, thermal ablation, antibiotic, and thermal ablation + antibiotic) included at least three replicates. Results. A semi-lethal heat exposure time (LD50) of 12.25 min was determined for a liquid microbial culture at 100 cells/ml. When the density was increased to 250 cells/ml, 30 min thermal ablation (55-56 °C) was insufficient for MRSA growth suppression. Vancomycin (20 μg/ml) alone did not affect CFU output. However, combined heat and antibiotic treatment resulted in 28% bacteriostatic effect (p less 0.001) on agar medium. Conclusion. The study revealed a bacteriostatic effect of combined use of high-temperature exposure with vancomycin, which were ineffective when used separately. The obtained results have practical significance for reconstructive surgery of bone tissue, but require additional studies to clarify the mechanisms of the discovered phenomenon.