Метилен көгінің микробқа және саңырауқұлақтарға қарсы әсерін зерттеу: жарық пен қараңғылық

Екі оқырман метилен көгінің микробқа қарсы әсері деген тіркесті көріп, екі түрлі нәрсені елестетеді. Бірі микробтарға тиген бойда оларды улайтын көк сұйықтықты ойлайды. Екіншісі бояғыш пен қызыл жарық қосылып, микробтарды жоятын рәсімді елестетеді. Екі түсінікте де шындықтың бір бөлігі бар. Бірақ екеуі де толық түсінік емес, ал оларды шатастыру интернеттегі тұжырымдардың көбін қате бағытқа бұрады.

Осы шолу сол айырмашылықты қарастырады. Жеткілікті концентрацияда метилен көгінің қараңғыдағы уыттылығы орташа деңгейде болады. Қызыл жарықта ол фотосенсибилизаторға айналады: фотонды сіңіріп, реакцияға қабілетті триплеттік күйге өтеді және бір мезгілде көптеген нысананы зақымдайтын тотығу реакцияларын қозғайды. Жарықпен белсендірілетін бұл режимнің өз атауы — микробқа қарсы фотодинамикалық терапия — және өз шарттары бар. Оны тек концентрация анықтамайды. Нәтиже толқын ұзындығына, жарық дозасына, инкубацияға, оттегіге және организмге байланысты.

Микробтарды жоюдың екі тұжырымдамасы

Алдымен қараңғыдағы әсерді қарастырайық. Метилен көгі — оң зарядталған фенотиазиний бояғышы. Ол микробтардың жасушалық қабықтарымен байланысады, жасушаларға әртүрлі дәрежеде енеді және тотығу-тотықсыздану әрі байланысу реакцияларына қатысады. Мұнда фотондар қатыспайды. Микробтар жойылады, бірақ оған қажет концентрация организмге қарай айтарлықтай өзгереді, ал механизм бір ғана нақты нысанаға бағытталмайды.

Фотодинамикалық тұжырымдама бұған жарықты қосады. Шамамен 630–680 nm аралығындағы қызыл фотондар бояғыштың жұтылу жолағымен сәйкес келеді; мономердің жұтылу шыңы шамамен 664 nm маңында орналасқан. Жарықты сіңірген бояғыш қысқа өмір сүретін синглеттік күйге, содан кейін ұзағырақ өмір сүретін триплеттік күйге өтеді. Осыдан кейін реакциялардың екі тобы жүреді. I типті реакцияларда триплет субстратқа электрон беріп, супероксид пен гидроксил бөлшектері қатысатын радикалдық жолдарды бастайды. II типті реакцияларда ол энергияны негізгі күйдегі оттегіге тікелей беріп, синглеттік оттегі түзеді. Екеуі бір мезгілде жүре алады, сондықтан бояғышты тек синглеттік оттегі түзетін агент деп атау тым қарапайым түсінік болар еді. Фенотиазиний фотосенсибилизаторларының құрылым–белсенділік байланысына шолу мұны тікелей көрсетеді: туыстас бояғыштар арасында бактерияларға фотоуытты әсер тек синглеттік оттегінің шығымына сай өзгермеген, өйткені сіңірілуі, орналасуы және белсенді емес лейкоформаға дейін тотықсыздануы фотофизикамен бірдей маңызды болған. Толқын ұзындығы ережесінің негізіндегі фотохимия бояғыш пен қызыл жарық туралы қосымша шолуда түсіндірілген.

Синглеттік оттегі бір пайдалы қасиеттің негізін құрайды. Ол көптеген биомолекуламен бір мезгілде әрекеттеседі, сондықтан әсері бір ферментке немесе байланыстырушы ақуызға бағытталмай, көп факторлы болады. Микробқа қарсы фотодинамикалық химиотерапияның іргелі сипаттамасында дәстүрлі төзімділік сипаттарының маңызы төмен болуы осыған байланыстырылған: қосымша пенициллин байланыстырушы ақуыз немесе мутацияланған топоизомераза реактивті оттегінің күрт түзілуін бөгемейді. Төмендегі матрица көрсеткендей, бұл қисын метициллинге төзімді Staphylococcus aureus пен ванкомицинге төзімді энтерококктарға жүргізілген сынақтарда расталған. Бұл төзімділік мүмкін емес дегенді білдірмейді, тек оның басқаша жұмыс істейтінін білдіреді. Эффлюкс сорғылары мен антиоксиданттық қорғаныс, әсіресе саңырауқұлақтарда, қажетті дозаны әлі де өзгерте алады.

Организмдер мен зерттеу модельдерінің матрицасы

Бұл кесте — мақаланың негізгі материалы. Әр мән нақты хаттамаға тәуелді: бояғыш бірдей болғанымен, жарық дозасы немесе инкубация өзгерсе, көрсеткіш те өзгереді. MBC, MLC және MIC ұғымдарын өзара алмастырылатын көрсеткіштер деп қабылдамаңыз. Мұнда MBC және MLC қайта егу кезінде тірі қалған организмдердің болмауын, ал MIC өсудің тежелуін білдіреді. Әр жолда жарық жағдайлары көрсетілген.

Организм және модель	Қараңғыдағы нәтиже	Жарықтағы нәтиже	Жағдайлар
S. aureus NCTC 6571, планктондық суспензия	MBC 5 uM	MBC 5 uM	Шолу кестесі, ақ жарық 12 J per cm2
S. aureus NCTC 6571, планктондық суспензия	MLC 2.5 uM	MLC 1 uM	Бастапқы 1997 жылғы хаттама, 1 сағат бойы 1.7 mW per cm2, шамамен 6.3 J per cm2, инокулюм шамамен 10^6 CFU per mL; фенотиазинийдің фотобактерицидтік әсері туралы бастапқы зерттеуде берілген
MRSA EMRSA-15, планктондық	MBC 80 uM	MBC 20 uM	Шолу кестесі, шамамен 12 J per cm2, сезімталдықтың төрт есе артуы
MRSA EMRSA-16, планктондық	MBC 40 uM	MBC 10 uM	Жоғарыдағыдай хаттама
E. coli NCTC 9001, планктондық	MBC 500 uM	MBC 100 uM	Сол хаттама, сезімталдықтың бес есе артуы
P. aeruginosa NCTC 10622, планктондық	MBC 500 uM	MBC 25 uM	Сол хаттама, сезімталдықтың жиырма есе артуы
E. faecalis NCTC 775, планктондық	MLC 100 uM	MLC 100 uM	6.3 J per cm2 деңгейіндегі 1997 жылғы хаттама, осы штамм мен дозада жақсару болмаған
Ванкомицинге төзімді E. faecium, планктондық	MBC 400 uM	MBC 400 uM	Шолу кестесі, бастапқы бояғышпен жақсару болмаған, ал гидрофобтылығы жоғары метилденген туындылар нәтижені жақсартқан; ванкомицинге төзімді энтерококк зерттеуіне сәйкес
Candida albicans, планктондық	MIC 12.79 ug per mL мәнінен жоғары	5, 10 және 15 J per cm2 кезінде MIC тиісінше 12.79, 6.39 және 1.59 ug per mL	Қараңғыда 30 минут алдын ала инкубациялау, шыңы 635 nm болатын 600–650 nm қызыл LED; метилен көгінің саңырауқұлақтарға қарсы фотодинамикалық әсерінің дозаға тәуелділігін зерттеуге сәйкес
C. albicans YEM14 және эффлюкс сорғылары шамадан тыс экспрессияланатын нұсқа, CFU бойынша жою	Қолданылмайды	Бастапқы штаммда шамамен 5 log жою, CDR1/CDR2 шамадан тыс экспрессияланатын нұсқада жою нөлге жуық	100 uM бояғыш, 30 минут инкубация, 660 nm және 60 J per cm2; эффлюкс сорғыларының метилен көгімен фотожоюға әсерін зерттеуге сәйкес
Trichophyton rubrum гифалары мен споралары	Қолданылмайды	Гифалар үшін MIC шамамен 6.3 ug per mL, споралар үшін шамамен 2.0 ug per mL; CFU толық тежелуі үшін гифаларға 5 ug per mL және 100 J per cm2, ал спораларға 1.25 ug per mL және 40 J per cm2 қажет болған	635 nm фотодинамикалық хаттама; дерматофиттердің даму кезеңдеріне қарай сезімталдығын зерттеуге сәйкес
33 түрден тұратын жетілген қызыл иек асты биоқабықшасы, Calgary құрылғысы, 6-күн	Тек MB қолданылғанда жалпы сан 80 пайыздан астам азайған	MB және 660 nm LED қолданылғанда метаболизмдік белсенділік шамамен 55 пайыз төмендеген, қауымдастық құрылымы ауқымды өзгермеген	0.01 пайыз бояғыш (100 ug per mL), 5 минут бойы шамамен 330 mW per cm2 деңгейіндегі 660 nm, анаэробты өсу; ауыз қуысының көптүрлі биоқабықшасын in vitro зерттеуге сәйкес

Үш заңдылық көзге түседі. Біріншіден, грам-оң стафилококктар төмен микромолярлық деңгейлерде жойылады, ал грам-теріс таяқшаларға қараңғыда шамамен жүз есе көп бояғыш қажет, өйткені грам-теріс бактериялардың сыртқы мембранасы оның енуін шектейді. Жарық бұл айырманы азайтады, бірақ жоймайды. Екіншіден, метилен көгінің саңырауқұлақтарға қарсы әсері бар, бірақ ол жағдайларға тәуелді: Candida-ны жоюы жарық дозасы артқан сайын күрт күшейеді, ал эффлюкс сорғысының шамадан тыс экспрессиясы сияқты жалғыз фенотиптік өзгеріс бірдей дозадағы 5 log жою әсерін жоққа шығара алады. Үшіншіден, жетілген биоқабықша суспензиялардан өзгеше әрекет етеді; ауыз биоқабықшасына арналған жол осы айырмашылықты көрсетеді.

Бактериялар: жарық қай жерде көбірек көмектеседі және қай жерде көмектеспейді

Стафилококктар — сезімтал топ. Жарық қолданылғанда шолу кестесіндегі эпидемиялық MRSA көрсеткіштерінің өзі салыстыруға алынған ванкомицин көрсеткішінен аспайды, ал диметилденген туындылар одан да жақсы нәтиже берген. Себебі метилдену липофильділікті және синглеттік оттегі шығымын арттырып, лейкоформаға дейін тотықсыздануға төзімділікті күшейткен. Бұл химиялық ерекшелік маңызды: ол жою әсері тек фотофизикаға емес, заттың жеткізілуі мен фотофизиканың бірлескен нәтижесіне тәуелді екенін көрсетеді.

Грам-теріс организмдер жеткізілу жағының маңызын көрсетеді. Pseudomonas үшін қараңғыда 500 uM, ал жарықта 25 uM қажет болған — жиырма есе жақсару. Дегенмен жарықтағы мәннің өзі стафилококктар диапазонынан едәуір жоғары. Катиондық заряд бояғыштың сыртқы мембранаға жақындауына көмектеседі, бірақ ішке ену әлі де шектеуші фактор болып қалады. Құрам түрі, инкубация уақыты және туындыны таңдау бұл көрсеткіштерді сол бояғышты жоғарырақ дозада қайта қолданудан гөрі көбірек өзгертеді.

Энтерококктар сақтықтың қажеттігін көрсетеді. Ескі хаттамаларда E. faecalis үшін жарықтың ешбір артықшылығы байқалмаған, ал ванкомицинге төзімді E. faecium үшін көбірек жарық емес, басқа молекула қажет болған. Метилен көгінің бір ғана MBC мәнін бактерияларға қарсы әмбебап тұрақты көрсеткіш ретінде келтіретін адам әдебиетті қате түсінеді. Мұндай тұрақты көрсеткіш жоқ. Тек штаммға, ортаға, инокулюмге, инкубацияға, толқын ұзындығына және флюенске тән мәндер бар. Бұл мәндерді өзіңізді жаңылыстырмай қалай оқу керектігі жою қисықтарын түсіндіру нұсқаулығында қарастырылған.

Саңырауқұлақтар: сезімтал, бірақ даму кезеңі мен сорғылар шешуші рөл атқарады

Глюкандардан, маннандардан және хитиннен тұратын саңырауқұлақ қабырғалары бояғыштың сіңірілуіне бактериялардан өзгеше кедергі жасайды, оған қоса саңырауқұлақтарда белсенді қорғаныс тетіктері бар. Жоғарыдағы Candida эффлюкс нәтижесі — ең айқын мысал: бояғыш, жарық және орта бірдей болғанымен, сорғылары шамадан тыс экспрессияланатын нұсқа тірі қалған, ал бастапқы штамм колония түзуші бірліктерінің шамамен 99.999 пайызын жоғалтқан. Дерматофиттерде даму кезеңі де маңызды. Споралар гифаларға қарағанда әлдеқайда оңай жойылады, сондықтан спораларды жоятын хаттама сол дозада гифа фрагменттерін тірі қалдыруы мүмкін.

Сондықтан метилен көгінің саңырауқұлақтарға қарсы әсері туралы есептерде жарық параметрлеріне бактериялық зерттеулердегідей мұқият қарау қажет. Тырнақ пен теріге арналған клиникалық фотодинамикалық зерттеулерде 1–2 пайыз бояғыш нақты белгіленген флюенстердегі өлшенген қызыл жарықпен және кейінгі бақылаумен бірге қолданылған; клиникалық көрініс микологиялық тазарудан бөлек бағаланған. Бұл сынақтар тырнақ пен терінің саңырауқұлақтарына қатысты фотодинамикалық дәлелдер шолуында қарастырылған. Бөлме жарығында зақым ошағына сұйылтылған бояғыш жағу тек түсін қайталайды, бірақ рәсімнің өзін қайталамайды.

Биоқабықшаны тексеру: 33 түрден тұратын ауыз қуысы моделі

2024 жылғы ауыз қуысының көптүрлі биоқабықшасын зерттеу назар аударуға тұрарлық, өйткені онда оңай емес, күрделі жағдай сыналған. Porphyromonas gingivalis, Tannerella forsythia, Aggregatibacter actinomycetemcomitans, Fusobacterium және ауыз стрептококктары кіретін отыз үш түр анаэробты жағдайда өсіп, 6-күні жетілген биоқабықша түзген. Өңдеу үшін 0.01 пайыз бояғыш пен сәулелену қарқындылығы жоғары 660 nm LED 5 минут қолданылған. Бояғыштың өзі де, жарықтың өзі де жалпы санды едәуір азайтқан, ал олардың үйлесімі метаболизмдік белсенділікті шамамен жартысына төмендеткен. Дегенмен қауымдастық құрылымы өзгермеген және биоқабықша стерильденбеген.

Бұл — әсер шегі ашық көрсетілген нақты нәтиже. Ол фотодинамикалық өңдеуді тазартылған қалтада жергілікті қосымша әдіс ретінде қолдайды, бірақ анықталған пародонтитті өздігінен емдейтін шаю құралы ретінде емес. Осыдан жалпы алшақтық мәселесіне келеміз.

Неліктен зертханада жою емдеумен тең емес

Планктондық MBC сынағында біркелкі жасушаларға оттегі бар ортада біркелкі бояғыш пен біркелкі жарық әсер етеді. Зақым ошағында мұның ешқайсысы қамтамасыз етілмейді. Матрица енуін баяулатады, персистерге ұқсас күйлер тотығуға төтеп береді, қан мен экссудат жарықты сіңіреді, тін геометриясы көлеңкелі аймақтар қалдырады, ал оттегі аз қалталар II типті реакцияларды әлсіретеді, өйткені синглеттік оттегінің түзілуіне анықтамасы бойынша молекулалық оттегі қажет. Аралас инфекцияларда бояғышты сіңіруі мен сезімталдығы әртүрлі түрлер қатар кездеседі, сондықтан бір эталондық штаммның мәні бүкіл ошақты сипаттай алмайды.

Ауыз қуысы мысалы бұл алшақтықты нақты көрсетеді. Зертханалық табақшада Porphyromonas немесе стрептококктар санын азайту не өсірілген биоқабықшаны жартылай тежеу көк шаю ерітіндісінің пародонтитті емдейтінін, эндодонтиялық инфекцияны жазатынын немесе бактериемияны жоятынын дәлелдемейді. Клиникалық пародонтологиялық ем биоқабықшаны механикалық бұзуға және алып тастауға, сондай-ақ қалтаның анатомиялық ерекшеліктерін басқаруға сүйенеді; жарыққа негізделген өңдеу жергілікті қосымша әдіс ретінде зерттеледі. Ұяшықта микробтарды жоятын бояғыш концентрациясы мен қызыл иек жиегінің астындағы бактерияларға жететін концентрация арасында тұрақты байланыс жоқ, ал бөлме жарығы 660 nm дозасына тең емес. Ауыз арқылы немесе ауыз қуысында кез келген қолданудың дозалануын, қауіпсіздігін және өзара әрекеттесу шектерін дәрігермен қарастыру қажет; бұл қауіпсіздік пен өзара әрекеттесу анықтамалығында баяндалған.

Бұл дәлелдер нені білдірмейді

Бұл тұрмыстық дезинфекциялау құралы туралы тұжырым емес. Бактерицидтік кестелерде нақты белгіленген штаммдар, орталар, жанасу уақыттары, спектрлер және флюенстер қолданылады. Олар асүй беттері, органикалық ластану жағдайындағы қажетті жанасу уақыты немесе дезинфекцияның нормативтік стандарттары туралы ештеңе айтпайды.

Бұл жүйелік антибиотиктің орнына жүретін әдіс те емес. Қалыпты фотодинамикалық әсер үшін бояғыш, сіңірілген жарық және оттегі бір жерде бір мезгілде болуы керек. Жұтылған дәрі қанға жеткендей, жарық терең орналасқан немесе таралған ошақтарға жетпейді. Әдебиетте бұл тәсіл қолжетімді жергілікті инфекцияларға немесе қосымша әдіс ретінде ұсынылады — Уэйнрайт бастапқыда жергілікті дезинфекцияны дәл осылай сипаттаған.

Әділ қорытынды тар ауқымды, бірақ бәрібір қызықты. Метилен көгінің қараңғыда микробқа қарсы белсенділігі орташа, ал қызыл жарық көптеген бактериялар мен саңырауқұлақтар үшін әлдеқайда күшті фотодинамикалық әсерді іске қосады. Қараңғы мен жарық арасындағы айырма Pseudomonas үшін 500-ден 25 uM-ға, эпидемиялық MRSA үшін 80-нен 20 uM-ға дейін төмендеу сияқты үлкен болуы мүмкін; сонымен қатар энтерококктар мен эффлюкс тетігі жұмыс істейтін Candida-дағы сәтсіз нәтижелер де маңызды сабақ береді. Зерттеу нәтижесін практикаға көшіру бояғыштың номиналды концентрациясымен қатар оның жеткізілуіне, биоқабықша физиологиясына және оттегіге тәуелді. Осы шарттарды ескерсеңіз, сандардың мәні бар. Оларды алып тастасаңыз, сандар ештеңе білдірмейді.