Зависимость между возникновением эпидемий и циклами солнечной активности (СА) была детально проанализирована А.Л.Чижевским [15,16]. Однако до сих пор причинно-следственные связи между воздействием космофизических агентов, ассоциированных с CА, и ростом патогенной микрофлоры в организме человека до конца не изучены.
В работах С.Т. Вельховера [4,5] были обнаружены параллелизм в росте микрофлоры разных штаммов, сезонный характер выраженности патогенных свойств бактерий, периоды, связанные с феноменальным ростом вне зависимости от сезонных влияний, периодичность в росте бактерий. Более поздние работы других исследователей выявили связь между определенными свойствами бактерий и геомагнитной активностью (ГМА) [1,9,12,13,8,17]. В частности, было показано, что изменчивость бактерий E.coli возникала чаще при ослаблении геомагнитного поля (ГМП) и при переменном ГМП в частотном диапазоне 1 Гц [12,13]; рост S. Aureus зависел от уровня геомагнитной активности (ГМА): при низких и средних значениях Ар-индекса (средняя амплитуда вариаций ГМП по земному шару за сутки) численность S. aureus (Staphylococcus aureus) возрастала, а при высоких значениях Ар-индекса – снижалась [18,11,14]. Сходные результаты были получены при изучении роста условно патогенной микрофлоры кожных покровов: при снижении СА и ГМА рост условно патогенной микрофлоры возрастал [8,17].
Выяснение причинно-следственных связей между ростом микрофлоры и СА, а также ассоциированными с СА агентами, может пролить свет на высокую заболеваемость, в том числе, инфекционными болезнями, населения в Евро-Арктическом регионе. [6,10].
Евро-Арктический регион относится к области высоких широт, где в заболеваемость населения вносит вклад высокая степень изменчивости физической среды, связанной со строением магнитосферы Земли в области овала полярных сияний. [1,2,3]. Так, распространенность некоторых инфекционных и паразитарных болезней в Северо-западном регионе, включающем Мурманскую область, увеличивается при возрастании СА и ГМА [2]. Однако связь между ростом различных микроорганизмов в организме человека и вариабельностью геофизических агентов, практически, не установлена. Выяснение характера зависимости роста микрофлоры от вариаций геофизических агентов, связанных с СА может содействовать прогнозу инфекционных процессов в зависимости от фазы СА.
Особенно важно выявлять такую зависимость у наиболее уязвимой категории населения, к которой относятся женщины и дети, поскольку инфекционно-воспалительные процессы женской половой системы могут влиять на репродуктивную функцию и уровень рождаемости детей.
Цель нашего исследования состояла в выявлении характера зависимости обилия и разнообразия микрофлоры в организме женщин, проживающих в высоких широтах, от вариаций геофизических агентов.
Материал и методы.
В исследовании использовались данные результатов анализа микрофлоры в мазках из цервикального канала женщин, проживающих в Мурманской области и проходивших обследование в микробиологической лаборатории. База данных включала результаты ежедневных гинекологических анализов (9041 анализов), собранных за период с ноября 2007 года по 2014 год включительно от 6000 женщин.
Данные для анализа состава микробиоты и обилия роста микрофлоры у обследуемых женщин за исследуемый период были выкопированы из журналов, содержащих результаты микробиологических анализов в микробиологической лаборатории и нормированы на 1000 обращений.
Геофизические данные для исследуемых периодов времени были отобраны на сайте ftp://nssdcftp.gsfc.nasa.gov/spacecraft_data/. Статистический анализ всех данных проводили с применением программного обеспечения Statistica 10.
Результаты и обсуждение
В результате проведенного анализа на основе данных микробиологических исследований, были определены качественные и количественные особенности состава микрофлоры в организме женщин, проживающих в области высоких широт, вариабельность микрофлоры в зависимости от возраста женского организма, а также была выявлена связь с вариациями геофизических агентов.
Для выявления связи между обилием микрофлоры и возрастом, был проведен сравнительный анализ качественного состава микробиоты у женщин различных возрастных групп (Рисунок 1). Обнаружено, что во всех возрастных группах наиболее встречаемыми оказались грамм положительные палочки, Gardnerella vaginalis, Staphylococcus epidermidis и saprophyticus, дифтероиды и Candida sp. (частота встречаемости 1848, 1248, 1130, 811, 633, 598, соответственно). При этом, максимальная численность этой микрофлоры характерна для наиболее выраженного репродуктивного возраста (20-35 лет).
Поскольку в исследованиях С.Т. Вельховера [4,5] были обнаружены параллелизм в росте микрофлоры разных штаммов, сезонный характер выраженности патогенных свойств бактерий, периодичность в росте бактерий, мы проверили, характерны ли эти закономерности для роста наиболее встречаемых бактерий в организме женщин. Для этого был проведен сравнительный анализ сезонных вариаций численности наиболее часто встречающихся видов микрофлоры (рис.2).
Изучение сезонных вариаций численности микрофлоры (рис.2), не зависимо от возраста носителей, показало, что вариабельность численности микрофлоры определяется ее видовым составом. На рисунке 2 можно видеть, что рост грамм положительных палочек имеет пик в июне и октябре, рост стафилококков максимален в мае, январе и марте, дифтероидов — в июле и октябре.
Рисунок 1. Распределение встречаемости наиболее распространённых микроорганизмов по возрастным группам, нормированное на 1000 обращений.
Это свидетельствует, с одной стороны о видоспецифических особенностях роста бактерий, с другой стороны, возможно, о колебаниях иммунорезистентности, обусловленной климато-географическими особенностями высоких широт и вариациями космофизических агентов, ассоциированных с СА [4,5].
Рисунок 2. Интенсивность роста микрофлоры в зависимости от сезона года, нормированная на 1000 обращений.
Анализ связи между среднемесячными значениями численности микрофлоры и индексами СА и ГМА показал, что корреляция между частотой встречаемости наиболее обильных представителей микрофлоры и гелиогеофизическими индексами может иметь различные знаки связи.
Так, численность грамм положительных палочек и Candida имеют позитивную связь с числами Вольфа (R) (r=0.70 r=0.22, p<0.05, соответственно) и индексом радиоизлучения Солнца (f10.7), характеризующими СА (r=0.69 r=0.24, соответственно). Численность Gardnerella vaginalis, наоборот, отрицательно связана с числами Вольфа (R) и индексом радиоизлучения Солнца (r= -0.42 r= -0.39, p<0.05, соответственно). Gardnerella vaginalis является единственным биологическим видом бактерий монотипического рода Gardnerella, которые в небольшом количестве являются постоянными представителями микрофлоры женского организма. При развитии гарднереллёза гарднереллы активно размножаются в микрофлоре влагалища и уретры, быстро уничтожая нормальную микрофлору. Вероятность гарденереллёза, как показали наши исследования, возрастает при низкой СА.
Наряду с вариациями численности часто встречаемой микрофлоры, нами была проанализирована среднегодовая динамика численности редко встречаемых микроорганизмов (Рис. 3). На рисунке 3 можно видеть, что среди редко встречающихся микроорганизмов отсутствует параллелизм роста, наблюдаемый С.Т.Вельховером [4,5] для разных штаммов микрофлоры. В частности, можно видеть, что встречаемость Staphylococcus haemolyticus резко возрасла в 2012 — 2014 г.г.; встречаемость Streptococcus viridans начала возрастать с 2010 г. , достигла максимума к 2011 г. и начала снижаться в 2012 г. Встречаемость Neisseria непатогенная достига максимума в 2010 г., а затем резко снизилась в 2012-2014 г.г.. Встречаемость Klebsiella mobilis отличается специфической вариабельностью, а встречаемость Proteus vulgaris резко снизилась с 2010 г.
Вместе с тем, можно видеть, что для редко встречаемой микрофлоры характерны периоды, связанные с феноменальным ростом (например, для Staphylococcus haemolyticus и Streptococcus viridans), что подтверждает, отчасти, данные С.Е.Вельховера [4,5].
Рисунок 3. Вариации видового разнообразия микрофлоры в различные годы.
Анализ связи между динамикой частоты встречаемости редкой микрофлоры и вариациями геофизических агентов показал, что встречаемость отдельных представителей микрофлоры значимо связана с ГМА (Рис.4).
Рис. 4. Сопряженность вариаций геомагнитной активности и среднемесячной динамики встречаемости (роста) Streptococcus viridans.
На рисунке 4 показано, что рост Streptococcus viridans значимо связан с ГМА, выраженной через AЕ-индекс (разность между наибольшими отрицательной и положительной вариациями ГМП в авроральной зоне), r=0.53, p<0.05. Streptococcus viridans широко распространены в природной среде и обычно не представляет опасности для здорового человека, однако при различных иммунодефицитных состояниях Streptococcus viridans могут вызывать ряд серьёзных заболеваний — эндокардит, пневмонию, фарингит, нефрит, послеродовой сепсис, ревматизм, многочисленные заболевания кожных покровов и мягких тканей, инвазивных инфекций. Связь между ростом этого штамма микроорганизмов и ГМА может свидетельствовать о возрастании риска осложнений, вызванных данным микроорганизмов в период высокой возмущенности ГМП.
Таким образом, мы показали, что геофизические агенты, ассоциированные с СА, могут влиять на видовой и численный состав микрофлоры в организме женщин, проживающих в Евро-Арктическом регионе, предопределяя тем самым распространенность определенных инфекций. Знание характера связи между инфекционными возбудителями и вариациями геофизических агентов позволяет (на основе прогнозов СА и ГМА) принимать превентивные меры для снижения риска инфицированности и заболеваемости женщин.
Благодарности: Авторы выражают сердечную благодарность Е.Н.Чеботаревой — зав. микробиологической лаборатории ГОБУЗ АКЦГБ г. Кировск, Россия, за содействие и предоставление возможности сбора материалов для данного исследования.
Список литературы:
- Белишева Н.К., Конрадов С.А. Значение вариаций геомагнитного поля для функционального состояния организма человека в высоких широтах // Геофизические процессы и биосфера.- 2005.- Т. -№ 1/2.- С.44-52.
- Белишева Н.К. Вклад высокоширотных гелиогеофизических агентов в заболеваемость населения Евро-Арктического региона //Вестник Уральской медицинской академической науки, №2(48), Екатеринбург, 2014 – С. 5-11.
- Белишева Н.К., Виноградов А.Н., Вашенюк Э.В., Цымбалюк Н.И., Черноус С.А. Медико-биологические исследований на Шпицбергене как действенный подход для изучения биоэффективности космической погоды //Вестник КНЦ.- 2010.-№1. – С.26-33.
- Вельховер С.Т. О некоторых функциональных свойствах коринебактерий //Ж. микробиол., эпидем. и иммунобиологии. 1935. Т.15. №6. С.869-878.
- Вельховер С.Т. Годовой ход метахромазии волютина коринебактериальной клетки //Микробиология. 1936. Т.5. Вып.5. С.731-733.
- Доклад о состоянии здоровья населения и организации здравоохранения в Мурманской области по итогам деятельности за 2013 год// minzdrav.gov-murman.ru/files/doclad.pdf
- Завадская Т.С., Р.Е.Михайлов, Е.Н. Чеботарева, Н.К. Белишева. Вариабельность микрофлоры человека в зависимости от гелиогеофизических агентов в условиях Заполярья //Труды Кольского научного центра РАН: Гелиогеофизика. Выпуск 1. – Апатиты, 2015. — №6(32). — С. 50-54
- Меркушев И.А., Белишева Н.К., Лебедева В.В. и др. Связь роста микрофлоры с геокосмическими агентами //Научное приборостроение РАН.1998. Т.7.N 1-2. прилож. N1. С. 62-63.
- Опалинская А.М., Агулова Л.П. Влияние гелиомагнитной активности и слабых искусственных магнитных полей на агглютинацию бактерий. Сб.»Электромагнитные поля в биосфере». 1984. Т.I. С.228-239.
- Основные показатели здоровья матери и ребенка, деятельность службы охраны детства и родовспоможения в Российской Федерации. Министерство здравоохранения РФ, Департамент мониторинга, анализа и стратегического развития здравоохранения, ФГБУ «Центральный научно-исследовательский институт организации и информатизации здравоохранения» Минздрава Российской Федерации. Москва 2015г, 164с.
- Фараоне П. Ежедневные наблюдения (1970-1992) флуктуаций частоты появления секторной структуры в колониях бактерий, отобранных из культур S. aureus. // Биофизика. 1995. Т.40. Вып.4. С. 786-792.
- Чернощеков К.А., Лепехин А.В. Влияние геомагнитного поля на изменчивость микроорганизмов. В сб. Современные проблемы изучения и сохранения биосферы. Ред. Н.В.Красногорская. СПб.: Гидрометеоиздат. 1992. Т.II. С.56-63.
- Чернощеков К. А., А. В. Лепехин. Материализация идей А. Л. Чижевского в эпидемиологии и микробиологии / — Томск, 1993. — 273 с.
- Шестопалов И.П., Ю.А. Рогожин. Корреляция между микробиологической (S. aureus) и сейсмической активностью с учетом взаимосвязей «Солнце-Земля» и генерации нейтронных потоков // Авиакосмическая и экологическая медицина. 2005. Т. 39. N9 С. 20-26
- Чижевский А.Л. Земное эхо солнечных бурь. М.: Мысль. 1973. 349 с.
- Чижевский А.Л. Космический пульс жизни (Земля в объятиях Солнца. Гелиотараксия). М.: Мысль. 1995. 767 С.
- Belisheva N.K., V. Kalashnikova, E.N.Chebotareva, T.B.Novikova, H. Lammer, H. K. Biernat. Coooperative influence of geocosmical agents on human organism. In: Physics of Auroral Phenomena (eds. I. V. Golovchanskaya, N. V. Semenova). 2007. Apatity. pp.221-224.
- Faraone P. The CSD frequensy variation with the solar activity and with the altitude, after twenty years researches. // Proc.Int. Medical Congress of Mountain Climatology, Roccaraso, Italy, 1991. P. 1-18.[schema type=»book» name=»ЗАВИСИМОСТЬ РОСТА МИКРОФЛОРЫ В ОРГАНИЗМЕ ЖЕНЩИН, ПРОЖИВАЮЩИХ В ЕВРО-АРКТИЧЕСКОМ РЕГИОНЕ, ОТ ВАРИАЦИЙ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ АГЕНТОВ» description=»Цель работы состояла в выявлении связи между ростом микрофлоры в организме женщин, проживающих в Евро-Арктическом регионе, и вариациями геофизических агентов. В исследовании использовались данные результатов анализа микрофлоры в мазках из цервикального канала женщин, проходивших обследование в микробиологической лаборатории (9041 анализ за период с 2007 г. по 2014 г. от 6000 женщин). В работе были определены качественные и количественные особенности состава микрофлоры в организме женщин, показана вариабельность микрофлоры в зависимости от возраста женского организма, выявлена разнонаправленная связь между различными представителями микрофлоры, солнечной и геомагнитной активностями. Впервые обнаружено, что геофизические агенты, ассоциированные с СА, могут влиять на видовой и численный состав микрофлоры в организме женщин, проживающих в Евро-Арктическом регионе, предопределяя тем самым распространенность определенных инфекций.» author=»Завадская Татьяна Сергеевна, Михайлов Роман Егорович, Белишева Наталья Константиновна» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2016-12-19″ edition=»euroasia-science_28.04.2016_4(25)» ebook=»yes» ]