Імунофлуоресцентна індикація та ідентифікація ентеропатогенних штамів Escherichia coli в біотичних та абіотичних об’єктах довкілля

Abstract

E. coli – кишковий коменсал, який володіє низкою факторів патогенності, та, за впливу сприятливих чинників на чутливий організм, може спричиняти ураження шлунку та кишок або позакишкові інфекції (бактеріємію, абдомінальну інфекцію чи запалення органів малого таза, інфекції сечовивідних шляхів (ІСШ), інфікування ділянок хірургічного втручання, абсцеси головного мозку та ранові інфекції) в людей [9, 10, 109]. Захворювання, етіологічним чинником яких є ентеропатогенна кишкова паличка, мають назву ешерихіози [110, 115]. Ешерихіози людини є актуальною проблемою гуманної медицини, бо становлять небезпеку для здоров’я, а лікування та контроль ешерихіозів вимагає значних матеріальних затрат [71, 76, 123]. Ешерихіози поширені на всіх континентах світу, де мешкають люди. Незважаючи на те, що будова, фізіологія та екологія Е. coli серед усіх інших відомих бактерій досліджені найповніше, проте залишаються недостатньо вивченими її патогенетичні властивості, а також пов’язані з цим такі біологічні явища, як інфекційний та епідемічний (епізоотичний) процеси [44, 55]. Їхній аналіз дає змогу встановити пріоритетність основних рушійних сил епідемічного процесу ешерихіозів і на цій основі вибудовувати стратегію ефективного контролю та профілактики цієї інфекції. Лікування, профілактика та контроль ешерихіозів вимагають значних матеріальних ресурсів у сфері охорони здоров’я [109, 128, 137]. Ешерихіози тварин не тільки завдають значних економічних збитків господарствам, які займаються виробництвом тваринницької продукції, але й продуктивні тварини – це потенційне джерело і природний резервуар ентеропатогенних кишкових паличок (EPEC) [4, 8, 110]. Успішність боротьби з ешерихіозами людини залежить від багатьох чинників, зокрема зоологічних. Так, циркуляція (ЕПКП) в популяціях продуктивних сільськогосподарських, домашніх та диких тварин сприяє не лише виживанню, але й підтриманню вірулентних властивостей E. coli на популяційному рівні, і цим сприяє функціонуванню епізоотичного процесу тварин та епідемічного процесу ешерихіозів людини [68, 117, 132]. Ідентифікація ентеротоксигенних Е. coli сьогодні є складною. Вона базується на безпосередньому виявленні ентеротоксинів або генів токсиноутворення в хромосомних чи позахромосомних генетичних структурах. Патогенні та непатогенні ешерихії не диференціюють за морфологічними, ферментними, культуральними властивостями. Кишкова паличка може бути частиною нормальної мікробіоти кишечника і представленою як непатогенними, так і патогенними штамами, тому надзвичайно актуальними є індикація та ідентифікація ентеропатогенних штамів безпосередньо в досліджуваному матеріалі або отриманих виділених ізолятах E. coli. Мета дослідження – розроблення експрес-методу індикації та ідентифікації ентеропатогенних ізолятів E. coli за допомогою реакції імунофлуоресценції. Для досягнення цієї мети необхідно виконати такі завдання: – виділення з епідемічних та епізоотичних вогнищ ентеропатогенних ізолятів E. coli з наступною їхньою ідентифікацією за морфологічними ознаками, тинкторіальними, культуральними, біохімічними, антигенними та біологічними властивостями; – відбір ентеротоксигенного β-гемолітичного штаму E. coli та виготовлення на його основі вакцинних препаратів і вивчення їхніх антигенних властивостей; – підбір тварин-донорів, апробація схем їхньої імунізації, отримання імунної ешерихіозної сироватки та вивчення її активності й специфічності до поверхневих антигенів гомологічних та гетерологічних видів бактерій у реакції аглютинації; – виготовлення високоспецифічних мічених флуоресцеїну ізотіоціанатом (ФІТЦ) ешерихіозних глобулінів; – вивчення чутливості та діагностичної цінності мічених ешерихіозних глобулінів в реакції прямої імунофлуоресценції. Продовольча безпека країни демонструє такий рівень продовольчого забезпечення населення якісною та безпечною продукцією, який гарантує соціально-політичну стабільність у суспільстві, виживання та розвиток нації, особи, сім’ї, сталий економічний розвиток. Проблема продовольчої безпеки не має кон’юнктурного характеру. Вона буде існувати доти, поки є держава, визначальним чинником сили та авторитету якої є підтримання відповідного рівня продовольчої безпеки. Підтвердженням цього є правове забезпечення та постійна увага до проблем продовольчої безпеки в країнах ЄС, США, Японії та інших розвинутих регіонах світу [8, 39, 123]. Під час аналізу мікробіологічного стану відкритих водойм та систем водопостачання України та Волинської області зокрема за період 2020–2024 рр, ми виявили загальнодержавну тенденцію до зростання частки проб із наднормовими показниками у відкритих водоймах. Аналіз питної води показав вищу надійність комунальних водопроводів порівняно з сільськими мережами та колодязями. Отримані результати свідчать про необхідність подальшого систематичного моніторингу мікробіологічних показників води з метою стабілізації санітарного стану водних ресурсів і зниження ризиків для продовольчої безпеки та загалом здоров’я населення. У комплексі проблем забезпечення продовольчої безпеки України важливу роль відіграє також моніторинг тваринницької продукції за показниками якості та безпечності. Моніторинг якості та безпечності сільськогосподарської продукції є складовою стратегії «Єдине здоров’я». Основними завданнями цієї стратегії в межах повноважень ветеринарної медицини є збір, аналіз і систематизація інформації щодо забрудненості кормів і продукції тваринництва залишками агрохімікатів, ветеринарними препаратами, різноманітними токсичними речовинами та біотичними контамінантами [2, 8, 146]. До останніх відносять низку токсиковарів ентеропатогенних штамів кишкової палички [75, 117]. Зважаючи на це, розроблення експрес-методів виявлення та ідентифікації різноманітних патогенних біоконтамінантів відноситься до основних завдань науково-методичного забезпечення моніторингу безпечності продукції тваринного походження, а отже, є актуальною темою наукових пошуків [131, 133]. Одним із перспективних методів експрес-індикації та ідентифікації токсигенних штамів E. coli в об’єктах довкілля та біоматеріалах із погляду ефективності (швидкості у виконанні, недороговартісності та високої специфічності) є метод флуоресціюючих антитіл, бо він поєднує в собі об’єктивність мікроскопічного методу та високу специфічність імунологічних реакцій [99, 104]. Чутливість та специфічність імунофлуоресцентного методу залежить від багатьох чинників, зокрема від антигенності вакцинних препаратів, схем імунізації та виду тварин-донорів [20, 98]. Із врахуванням всіх згаданих вище чинників, ми отримали високоактивні видоспецифічні мічені імунні ешерихіозні глобуліни для індикації та ідентифікації ентеропатогенних за показником β–гемолітичності кишкових паличок в абіотичних та біотичних об’єктах довкілля в реакції прямої імунофлуоресценції. Лабораторні випробування показали високу діагностичну та економічну ефективність застосування прямого варіанту МФА як експрес-методу імуно-баткеріологічного скринінгу циркулювання ентеропатогенних кишкових паличок у ветеринарно-санітарного нагляду та клінічних зразках від хворих або підозрілих у захворюванні на кишкові інфекції людей і тварин.