Scientific journal
International Journal of Applied and fundamental research
ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,593

THE IDENTIFICATION OF OPPORTUNISTIC MICROFLORA BY THE METHOD OF TIME-OF-FLIGHT MASS SPECTROMETRY (MALDI-TOF MS) IN PATIENTS WITH NONGONOCOCCAL URETHRITIS

Evstigneeva N.P. 1 Kungurov N.V. 1 Zilberberg N.V. 1 Gerasimova N.A. 1 Skidan N.I. 1 Gorbunov A.P. 1 Iglikov V.A. 2 Yurovskikh L.I. 1 Orechov D.V. 1
1 Federal state institution «Ural scientific research Institute of dermatovenerology and immunopathology» of the Ministry of health of the Russian Federation
2 State budget institution health «Regional dermatovenerology dispensary»
1048 KB
Complex clinical and laboratory examination of 681 patients with NGU ranging in age from 18 to 45 years has been conducted and included the exclusion of STI and the identification of urogenital microflora by the method of time-of-flight mass spectrometry. Opportunistic pathogens were isolated from 96.4 % of the patients, and 68.6 % of cases had diagnostic titre 104 and 31.4 % – 107-109 titer. Among the common pathogens were Staphylococcus genus (74,4 %), Streptococcus genus (52,7 %), Enterococcus genus (15,7 %), Enterobacteriaceae family (11,5 %). Range of species of Streptococcus, Staphylococcus, Corynebacterium, non-fermenting Gram-negative bacilli that were identifiable by using high-tech method of MALDI TOF MS was 2.2 times broader compared with classical bacteriological method. The incidence of microbial associations of 4-5 opportunistic agents, including Str.anginosus and S.epidermidis, was 6.3 times higher among the patients with the chronic (70.2  % ) compared with the acute urethritis (11,1 %), p <0.001 . It seems promising to study the dominant opportunistic microorganisms their stable accompanying chronic infectious and inflammatory diseases of the genitourinary tract, adversely affecting reproductive health.
conditionally pathogenic microorganisms
mass spectrometry
inflammatory diseases of the genitourinary

Проблема инфекционно-воспалительных заболеваний урогенитального тракта является стратегически важной задачей сохранения репродуктивного здоровья нации. На фоне снижения роста инфекций, передаваемых половым путем (ИППП), наблюдается увеличение частоты воспалительных заболеваний, протекающих с нарушениями урогенитального микробиоценоза, которые отмечаются у 60,0 – 65,0 % обследованных [1, 6, 7, 11, 12, 13]. Воспалительный процесс нижнего отдела урогенитального тракта, пусковым механизмом которого может служить активизация условно-патогенной микрофлоры, нередко имеет торпидное, бессимптомное течение, увеличивает риск развития воспалительных заболеваний органов малого таза (ВЗОМТ), осложнений беременности, родов, вызывает дискомфорт, снижение качества жизни [2, 3, 5, 8, 10, 11, 18, 20].

У половых партнеров пациенток с хроническими урогенитальными воспалительными заболеваниями, обусловленными условно-патогенной микрофлорой, часто встречаются простатиты, эректильная дисфункция, фертильность [6, 15]. При этом стертые формы заболевания урогенитального тракта регистрируются в два раза чаще, чем клиническая манифестация. Клинико-лабораторные признаки уретрита сопровождаются выделением условно-патогенных микроорганизмов в диагностических титрах в три раза чаще, чем облигатных патогенов [14]. При этом условно-патогенные микроорганизмы зачастую выявляются не одновременно, а последовательно, один за другим в процессе этиотропной терапии ИППП, особенно при рецидивирующем характере течения заболевания [4].

Матричная лазерная десорбционная времяпролетная масс-спектрометрия (MALDI-TOF-MS) – метод идентификации молекул путем измерения отношения их массы к заряду в ионизированном состоянии. Ионизация вещества происходит с помощью матрицы и лазерного излучения, масса молекулы оценивается по времени пролета от источника ионизации до детектора. Возможность регистрации белковых масс-спектров, уникальных и воспроизводимых для семейств, родов, видов и подвидов микроорганизмов, формирует основу для применения масс-спектрометрии для идентификации и типирования микробов. В связи с этим представляет научно-практический интерес внедрение инновационных технологий в микробиологическую диагностику с возможностью видовой идентификации условно-патогенных микроорганизмов методом прямого масс-спектрометрического профилирования рибосомальных белков
[9, 16, 17].

Цель исследования. Масс-спектрометрическое профилирование бактерий и оценка возможности его применения для видовой идентификации микроорганизмов у пациентов с воспалительными заболеваниями урогенитального тракта.

Материалы
и методы исследования

Проведено комплексное клинико-лабораторное обследование 681 пациента в возрасте от 18 до 45 лет (средний возраст 34,2±0,5 года), являющихся половыми партнерами пациенток с воспалительными заболеваниями урогенитального тракта, обусловленными условно-патогенными микроорганизмами, и обратившихся на консультативный прием в ФГБУ «Уральский НИИ дерматовенерологии и иммунопатологии» Минздрава России с предварительным диагнозом неспецифический уретрит (N34.1). Анализ клинико-анамнестических данных, лабораторных и инструментальных исследований показал наличие осложнений в виде простатита у 166 (24,4 %), эпидидимита – у 8 (1,2 %), орхита – у 5 (0,7 %) пациентов.

Критерии включения: Возраст 18-45 лет; письменное информированное согласие на участие в исследовании; наличие диагноза НГУ, подтвержденного микроскопическим и микробиологическим методами. Критерии исключения: наличие ИППП (положительные результаты лабораторных тестов на наличие N. gonorrhoeae, C. trachomatis, T. vaginalis, M.genitalium, вируса простого герпеса (HSV), вируса папилломы человека (HPV), антибактериальная терапия в предшествующие 3 месяца. Оформление медицинской документации включало наличие информированного согласия пациента на проведение диагностических и лечебных манипуляций. Взятие отделяемого уретры производилось одноразовым стерильным урогенитальным зондом и помещалось в пробирку с транспортной средой Amies (Италия). Подготовка материала для оценки урогенитальной микрофлоры выполнялась в соответствии с приказом МЗ СССР № 535 от 22.04.1985 г. «Об унификации микробиологических (бактериологических) методов исследования, применяемых в клинико-диагностических лабораториях лечебно-профилактических учреждений». Идентификация микроорганизмов проводилась методом времяпролетной масс-спектрометрии (MALDI TOF MS) с помощью анализатора микроорганизмов BioMerieux VITEK MS MALDI-TOF (Регистрационное удостоверение № ФСЗ 2012/12091 от 05.05.2012. Срок действия: не ограничен). Экстракция белков осуществлялась на одноразовом слайде с использованием готового матрикса для VITEK MS. Интерпретация результатов проводилась с использованием базы данных VITEK MS, состоящей из клинически значимых видов и расширенного классификатора спектров. Диагностика хламидий, урогенитальных микоплазм, вируса простого герпеса, цитомегаловируса, вируса папилломы человека высокого канцерогенного риска осуществлялась методом ПЦР с гибридизационно-флуоресцентной детекцией в режиме «реального времени» с использованием наборов реагентов «АмплиСенс C.trachomatis /Ureaplasma /M.genitalium/M.hominis Мультипрайм-FL», «АмплиСенс HSV/CMV- Мультипрайм-FL». «АмплиСенс ВПЧ ВКР скрин-титр-FL» (ЦНИЭ, Москва).

Результаты исследования
и их обсуждение

У 96,4 % пациентов с уретритом, с исключенными возбудителями ИППП, были выделены условно-патогенные микроорганизмы, в 68,6 % случаев – в диагностическом титре 104, в 31,4 % – в титре 107-109. Частота выявления условно-патогенных микроорганизмов в диагностически значимых титрах (104–109) в уретральном отделяемом пациентов с НГУ представлена
в табл. 1.

Таблица 1 

Частота выявления условно-патогенных микроорганизмов в уретральном микробиоценозе мужчин с уретритами (n=681) *

Семейство

Микроорганизмы **

Частота выявления

абс.

%*

Streptococcaceae

род Streptococcus

Str. agalactiae

79

11,60

Str. anginosus

149

21,88

Str. mitis

51

7,49

Str. viridans

75

11,01

Str. parasangiunus

2

0,29

Str. galloticus

2

0,29

Str. pyogenes

1

0,15

Всего

359

52,72

Streptococcaceae

род Enterococcus

E.faecalis

106

15,56

E.saccharolyticus

1

0,15

Всего

107

15,71

Micrococcaceae

род Staphylococcus

St. aureus

15

2,20

St. hominis

30

4,41

St. epidermidis

299

43,91

St. haemolyticus

157

23,05

St. capitis

2

0,29

St. warneri

1

0,15

St. pasteuri

1

0,15

St. gallolyticus

2

0,29

Всего

507

74,44

Enterobacteriaceae

Escherichia coli

49

7,19

Enterobacter aerogenes

3

0,44

Enterobacter cloace

6

0,88

Klebsiella pneumoniae

7

1,02 

Klebsiella oxytoca

8

1,17 

Proteus mirabilis

3

0,15

Citrobacter koseri

1

0,15

Morganella morganii

1

0,15

Всего

78

11,45

Дрожжеподобные грибы

C. albicans

16

2,35

C. parapsilosis

4

0,59

Всего

20

2,94

род Corynebacterium

C. spp.

21

3,08

C. gluconorolyticum

8

1,17

C. aurimucorum

2

0,29

C. coyleae

1

0,15

Всего

32

4,69

род Haemophilus

H. influenzae

2

0,29

H. parainfluenzae

17

2,49

Gardnerella

3

0,44

Всего

22

3,23

Неферментирующие грамотрицательные палочки

Acinetobacter lwoffii

6

0,88

A. baumanii

5

0,73

A. radioresistens

5

0,73

A. junii

1

0,15

A. ursingii

1

0,15

A. johnsonii

1

0,15

A. haemolyticus

1

0,15

Pseudomonas aeruginoza

2

0,29

P. luteola

1

0,15

Р. oryzihabitans

1

0,15

Р. stutzeri

1

0,15

Всего

25

3,67

род Neisseria

N. subflava

1

0,15

* – поливариантный признак; ** – жирным шрифтом отмечены условно-патогенные микроорганизмы, видовая идентификация которых проведена масс-спектрометрическим методом (при бактериологическом исследовании возможна только идентификация до рода).

При исследовании микробного спектра урогенитального тракта больных с уретритом наиболее часто из условно-патогенных микроорганизмов выделялись грамположительные, факультативно-анаэробные микроорганизмы рода Staphylococcus (74,4 %), Streptococcus (52,7 %), Enterococcus (15,7 %), микроорганизмы семейства Enterobacteriaceae (11,5 %) в умеренных и высоких диагностических титрах. Применение высокотехнологичного метода масс-спектрометрии позволило расширить представления о видовой идентификации условно-патогенных микроорганизмов, увеличить спектр видовой идентификации условно-патогенной микрофлоры на 43,5 %. Количество видов представителей рода Streptococcus, Staphylococcus, Corynebacterium, неферментирующих грамотрицательных палочек с применением MALDI TOF MS в 2,2 раза превышает возможности бактериологического исследования.

Все пациенты с неспецифическим уретритом были разделены на 2 группы: 438 (64,3 %) пациентов, средний возраст 34,3±0,7 года, с длительностью заболевания – до 2 месяцев (острый процесс), 67,6 % предъявляли жалобы. Вторая группа – 243 (35,7 %) пациента с хроническим процессом (длительность заболевания свыше 2 месяцев), средний возраст 37,5±0,8 лет, 69,5 % с жалобами. Субъективные симптомы (зуд, жжение, дискомфорт) предъявляли 225 (51,4 %) мужчин с острым процессом, в 2,8 раза чаще по сравнению с пациентами с хроническим процессом – 50 (20,6 %). Пациенты с острым и хроническим уретритом одинаково часто предъявляли жалобы на выделения из уретры 18,3 % и 15,2 % соответственно. Объективные симптомы воспаления наблюдались у 268 (61,2 %) мужчин с острым процессом и у 151 (62,1 %) пациента с хроническим заболеванием уретры. Гиперемия губок уретры чаще отмечалась у пациентов с острым процессом (44,7 %) по сравнению с больными с хроническим уретритом (33,9 %), р≤0,05. С одинаковой частотой регистрировались отечность (43,3 % и 36,3 %), высыпания (26,8 % и 31,8 %) и налет (23,6 % и 29,8 %) в сравниваемых группах. При отсутствии жалоб со стороны урогенитального тракта, объективные симптомы отмечались у 36,7 % пациентов с острым, и в 2 раза чаще – 61,6 % с хроническим процессом, р≤0,001. Бактериоскопическое исследование отделяемого уретры выявило повышенное количество полиморфноядерных лейкоцитов у пациентов с острым уретритом – 171 (38,8 %), по сравнению с больными с хроническим процессом – 58 (23,7 %) (р≤0,05).

Анализ результатов масс-спектрометрических исследований клинического материала показал, что у пациентов с острым уретритом достоверно чаще выявлялись Str. mitis (7,8 %) по сравнению с больными с хроническим процессом (4,5 %), р≤0,05. Доминирующий в микробиоценозе уретры St. epidermidis достоверно чаще выявлялся у пациентов с хроническим заболеванием (49,8 %), чем с острым (39,9 %), р≤0,001.

Достоверно чаще у пациентов с острым уретритом, предъявляющих жалобы (n=296) по сравнению с пациентами без субъективных симптомов выявлялись представители рода Streptococcus (42,6 %), из которых 22,6 % – Str.anginosus, S.epidermidis (43,9 %), Ureaplasma (13,5 %), ассоциации из 2 – 5 сочленов микробиоценоза (63,9 % и 53,5 % соответственно), р≤0,05. Только у пациентов с острым уретритом, предъявляющих жалобы, были диагностированы Klebs. pneumoniae (1,7 %), Proteus mirabilis (0,7 %), Acinetobacter (3,4 %), Pseudomonas (0,7 %). При этом значительно реже регистрировались моноинфекции – 33,1 % по сравнению с группой пациентов с острым уретритом без субъективных симптомов,42,3 %, р≤0,05. В группе пациентов с хроническим процессом, предъявляющих жалобы (n=169), наблюдалась подобная тенденция. Достоверно чаще выявлялись стрептококки (46,7 %), из которых 23,7 % – Str.anginosus, p<0,05, S.epidermidis (56,2 %), р≤0,001, ассоциации из 2 – 5 условно-патогенных микроорганизмов (66,3 % и 51,4 %), р≤0,05. При этом значительно реже регистрировались моноинфекции – 31,9 % против 43,2 %, р≤0,05. Частота выявления условно-патогенных микроорганизмов у групп пациентов с острым и хроническим уретритом представлена в табл. 2.

Сравнительный анализ микробного спектра клинического материала из уретры больных с субъективными симптомами показал более высокую встречаемость при остром уретрите Str.mitis (8,1 %), Ureaplasma spp. (13,5 %) по сравнению с хроническим процессом, р≤0,05. При хроническом уретрите достоверно чаще регистрировался S.epidermidis (56,2 % ), р≤0,01.

Важным в эпидемиологическом отношении является факт обнаружения условно-патогенных микроорганизмов в диагностических титрах у больных с уретритами без субъективных симптомов воспаления. При остром уретрите достоверно чаще диагностировался Enterococcus faecalis (21,2 %), р≤0,05, при хроническом процессе – Str.anginosus (25,7 %), представители семейства Enterobacteriaceae (16,2 %) E.coli (10,8 %), р≤0,05. Анализ ассоциаций условно-патогенных микроорганизмов у больных острым и хроническим уретритом показал, что доминирующим по частоте выявления сочетанием является Str.anginosus и S.epidermidis (21,3 % и 21,7 %, соответственно). По данным литературы, Str.anginosus характеризуется инвазивными свойствами, обусловливающими диссеминированные гнойные заболевания. В связи с недостаточной возможностью идентификации Str.anginosus обычными бактериологическими методами, сведения о распространенности ограничены [19].

Проведенный анализ показал, что встречаемость микробных ассоциаций из 4-5 условно-патогенных агентов, включая Str.anginosus и S.epidermidis, превышала в 6,3 раза при хроническом процессе (70,2 %) по сравнению с острым течением уретрита (11,1 %), р≤0,001. Ассоциация Str.anginosus и S.epidermidis у больных с острым и хроническим уретритом, предъявляющих жалобы выявлялась в 12,1 %-15,4 % случаев, у пациентов без субъективных симптомов в 7,7 %-8,1 % случаев. Отмечено значительное превалирование частоты выявления микробной ассоциации Str.anginosus и S.epidermidis (инфекционный индекс 2) у больных хроническим (20,5 %) и острым (19,4 %) уретритом, предъявляющих жалобы, по сравнению с пациентами без жалоб (3,7 % и 10,3 %), р≤0,01.

Таблица 2

Частота выявления условно-патогенных микроорганизмов у пациентов с острым и хроническим уретритом (n=681)

Микроорганизмы

Острый процесс (n=438)

Хронический процесс (n=243)

с жалобами ( %)

(n=296)

без жалоб ( %)

(n=142)

с жалобами ( %)

(n=169)

без жалоб ( %)

(n=74)

стрептококки

42,6*

33,8*

46,7**

35,1**

Str.anginosus

22,6*

15,5*, ***

23,7

25,7***

Str. agalactiae

9,8

12,7

12,4

14,9

α-гем.Str

4,4

2,8

3,6

-

Str. viridans

0,7

2,1

2,4

1,4

Str.mitis

8,1****

7,0

4,7****

4,1

негемол. Str

5,7

3,5

8,9

4,1

Staph.epidermidis

43,9*, ****

31,7*

56,2**, ****

35,1**

Staph.haemolyticus

23,6

23,9

19,5

27,0

Staph. aureus

3,0

0,7

1,2

4,1

Staph.hominis

5,1

4,2

4,1

4,1

Enterococcus faecalis

15,2

21,2***

14,2

9,5***

Enterobacteriaceae

11,5

7,7***

12,4

16,2***

E.coli

7,1

4,2***

8,3

10,8***

C.albicans

1.7

2,8

3,6

1,4

H.parainfluenzae

1,7

2,8

4,7

1,4

Klebs. pneumoniae

1,7

-

1,2

-

Klebs.oxytoca

1,1

1,4

1,8

1,4

Неферментеры

4,1

4,2

2,4

5,4

Acinetobacter

3,4

-

1,8

2,7

Pseudomonas

0,7

-

0,6

1,4

Corynebacterium

3,7

7,0

4,7

4,1

Proteus mirabilis

0,7

-

-

1,4

Ureaplasma

13,5*, ****

7,7*

7,1****

5,4

Mycoplasma

1,4

0,7

1,8

-

Примечание. * – различия между подгруппами пациентов с жалобами и без жалоб в группе больных острым НГУ, р≤0,05;

** – различия между подгруппами пациентов с жалобами и без жалоб в группе больных хроническим НГУ, р≤0,05;

*** – различия между подгруппами пациентов без жалоб с острым и хроническим НГУ, р≤0,05;

**** – различия между подгруппами пациентов с жалобами с острым и хроническим НГУ, р≤0,05.

Заключение

Таким образом, комплексное клинико-лабораторное обследование пациентов с негонококковыми уретритами, с использованием инновационной микробиологической технологии масс-спектрометрии, позволило установить частоту встречаемости, расширить представления о видовом разнообразии условно-патогенной микрофлоры, провести количественную оценку (диагностически значимые титры), установить превалирующие ассоциативные связи условно-патогенных микроорганизмов урогенитального микробиоценоза. Спектр идентифицируемых видов Streptococcus, Staphylococcus, Corynebacterium, неферментирующих грамотрицательных палочек, с применением высокотехнологичного метода MALDI TOF MS, увеличен в 2,2 раза по сравнению с классическим бактериологическим исследованием. Встречаемость микробных ассоциаций из 4-5 условно-патогенных агентов, включая Str.anginosus и S.epidermidis, превышала в 6,3 раза при хроническом процессе (70,2 %) по сравнению с острым течением уретрита (11,1 %), p<0,001. Увеличение частоты инфекционных заболеваний, протекающих на фоне нарушений урогенитального микробиоценоза с участием условно-патогенной микрофлоры, диктует перспективное изучение устойчивых сочетаний микроорганизмов, сопутствующих хронизации инфекционно-воспалительных заболеваний урогенитального тракта, зачастую с бессимптомной клинической картине, что негативно влияет на репродуктивное здоровье.