Совместное действие катионных пептидов протегринов и антисептиков на биопленки, сформированные грамположительными и грамотрицательными бактериями

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Актуальность: Проблемы, стоящие на пути успешной терапии рецидивирующих инфекций, связаны с формированием бактериями биопленок, в составе которых многократно повышается устойчивость микробов к антибиотикам. Поэтому актуальной задачей является поиск новых антибиопленочных средств. Одним из наиболее перспективных направлений является применение антимикробных пептидов.

Цель: Характеристика совместного действия катионных антимикробных пептидов протегрина-1 (ПГ-1) или протегрина-2 (ПГ-2) с различными антисептиками (Мирамистин, Хлоргексидин, Повидон-йод, Деквалиния хлорид, раствор для промывания ран «Пронтосан» (Пронтосан раствор)), используемыми в терапии инфекций, где рецидивирующее течение связано с формированием биопленок.

Материалы и методы: Антимикробную активность в отношении планктонных бактерий определяли методом серийных разведений в жидкой питательной среде, применяя титрование по принципу «шахматной доски» для оценки совместного действия. Антибиопленочную активность изучали с применением красителя кристаллического фиолетового и маркера жизнеспособности – хлорида 2,3,5-трифенилтетразолия.

Результаты: Синергические эффекты в отношении планктонных форм бактерий наблюдались при совместном действии ПГ-1 или ПГ-2 с Мирамистином или Повидон-йодом в отношении Escherichia coli, а также с Повидон-йодом или Пронтосан раствором в отношении Staphylococcus aureus. Синергизм в подавлении жизнеспособности бактерий в составе биопленки, сформированной Staphylococcus aureus, проявлялся при применении ПГ-1 или ПГ-2 в комбинации с Деквалиния хлоридом, Повидон-йодом и Пронтосан раствором. Установлены факты аддитивного либо синергичного действия в подавляющем большинстве случаев комбинации протегринов и антисептиков как на планктонные формы бактерий, так и на их биопленки.

Заключение: Использование стратегии сочетанного применения антимикробных пептидов ПГ-1 или ПГ-2 с антисептиками может рассматриваться как практическая рекомендация для повышения эффективности лекарственных, косметических средств или медицинских изделий, содержащих протегрины, где при их комбинированном использовании с антисептиками будет проявляться синергетическое или аддитивное действие на образование и разрушение биопленок, сформированных грамположительными, грамотрицательными бактериями.

Об авторах

Елизавета Васильевна Владимирова

ФГБНУ «Институт экспериментальной медицины»

Email: oshamova@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-6576-9844

н.с. лаборатории дизайна и синтеза биологически активных пептидов

Россия, Санкт-Петербург

Мария Сергеевна Сухарева

ФГБНУ «Институт экспериментальной медицины»

Email: oshamova@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-5351-7199

н.с. лаборатории дизайна и синтеза биологически активных пептидов

Россия, Санкт-Петербург

Наталья Игоревна Тапильская

ФГБНУ «Научно-исследовательский институт акушерства, гинекологии и репродуктологии имени Д.О. Отта»

Email: oshamova@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-5309-0087

д.м.н., профессор, в.н.с.

Россия, Санкт-Петербург

Алексей Сергеевич Комлев

ФГБНУ «Институт экспериментальной медицины»

Email: oshamova@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-9111-0755

н.с. лаборатории дизайна и синтеза биологически активных пептидов

Россия, Санкт-Петербург

Николай Анатольевич Климов

ФГБНУ «Институт экспериментальной медицины»

Email: oshamova@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-5243-8085

к.м.н., в.н.с. лаборатории дизайна и синтеза биологически активных пептидов

Россия, Санкт-Петербург

Дмитрий Сергеевич Орлов

ФГБНУ «Институт экспериментальной медицины»

Email: oshamova@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-2925-885X

к.м.н., доцент, заведующий лабораторией дизайна и синтеза биологически активных пептидов

Россия, Санкт-Петербург

Ольга Валерьевна Шамова

ФГБНУ «Институт экспериментальной медицины»

Автор, ответственный за переписку.
Email: oshamova@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-5168-2801

д.б.н., чл.-корр. РАН, заведующая лабораторией иммунопатофизиологии

Россия, Санкт-Петербург

Александр Александрович Яковлев

ООО «Биотехфарм»

Email: oshamova@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0000-3062-2159

директор по научной части

Россия, Москва

Список литературы

  1. WHO bacterial priority pathogens list, 2024: Bacterial pathogens of public health importance to guide research, development and strategies to prevent and control antimicrobial resistance. Available at: https://www.who.int/publications/i/item/9789240093461
  2. Van Acker H., Van Dijck P., Coenye T. Molecular mechanisms of antimicrobial tolerance and resistance in bacterial and fungal biofilms. Trends Microbiol. 2014; 22(6): 326-33. https://dx.doi.org/10.1016/ j.tim.2014.02.001
  3. Jeong G.J., Khan F., Tabassum N., Cho K.J., Kim Y.M. Strategies for controlling polymicrobial biofilms: A focus on antibiofilm agents. Int. J. Antimicrob. Agents. 2024; 64(2): 107243. https://dx.doi.org/10.1016/j.ijantimicag.2024.107243
  4. Juszczuk-Kubiak E. Molecular aspects of the functioning of pathogenic bacteria biofilm based on quorum sensing (QS) signal-response system and innovative non-antibiotic strategies for their elimination. Int. J. Mol. Sci. 2024; 25(5): 2655. https://dx.doi.org/10.3390/ijms25052655
  5. Zhang Q.Y., Yan Z.B., Meng Y.M., Hong X.Y., Shao G., Ma J.J. et al. Antimicrobial peptides: mechanism of action, activity and clinical potential. Mil. Med. Res. 2021; 8(1): 48. https://dx.doi.org/10.1186/ s40779-021-00343-2
  6. Huan Y., Kong Q., Mou H., Yi H. Antimicrobial peptides: classification, design, application and research progress in multiple fields. Front. Microbiol. 2020; 11: 582779. https://dx.doi.org/10.3389/fmicb.2020.582779
  7. https://dramp.cpu-bioinfor.org/
  8. https://aps.unmc.edu/
  9. Ma T., Liu Y., Yu B., Sun X., Yao H., Hao C. et al. DRAMP 4.0: an open-access data repository dedicated to the clinical translation of antimicrobial peptides. Nucleic Acids Res. 2025; 53(D1): D403-D410. https://dx.doi.org/10.1093/nar/gkae1046
  10. Di Somma A., Moretta A., Canè C., Cirillo A., Duilio A. Antimicrobial and antibiofilm peptides. Biomolecules. 2020; 10(4): 652. https://dx.doi.org/ 10.3390/biom10040652
  11. Duong L., Gross S.P., Siryaporn A. Developing antimicrobial synergy with AMPs. Front. Med. Technol. 2021; 3: 640981. https://dx.doi.org/10.3389/fmedt.2021.640981
  12. Gonçalves R.M., Monges B.E.D., Oshiro K.G.N., Cândido E.S., Pimentel J.P.F., Franco O.L. et al. Advantages and challenges of using antimicrobial peptides in synergism with antibiotics for treating multidrug-resistant bacteria. ACS Infect. Dis. 2025; 11(2): 323-34. https://dx.doi.org/10.1021/ acsinfecdis.4c00702
  13. Zharkova M.S., Komlev A.S., Filatenkova T.A., Sukhareva M.S., Vladimirova E.V., Trulioff A.S. et al. Combined use of antimicrobial peptides with antiseptics against multidrug-resistant bacteria: Pros and Cons. Pharmaceutics. 2023; 15(1): 291. https://dx.doi.org/10.3390/pharmaceutics15010291
  14. Kokryakov V.N., Harwig S.S., Panyutich E.A., Shevchenko A.A., Aleshina G.M., Shamova O.V. et al. Protegrins: leukocyte antimicrobial peptides that combine features of corticostatic defensins and tachyplesins. FEBS Lett. 1993; 327(2): 231-6. https://dx.doi.org/10.1016/ 0014-5793(93)80175-t
  15. Lazaridis T., He Y., Prieto L. Membrane interactions and pore formation by the antimicrobial peptide protegrin. Biophys. J. 2013; 104(3): 633-42. https://dx.doi.org/10.1016/j.bpj.2012.12.038
  16. Артамонов А.Ю., Шамова О.В., Кокряков В.Н., Миргородская О.А., Орлов Д.С. Мембраноселективные структурные варианты протегрина-1. Вестник Санкт-Петербургского университета. Серия 3. Биология. 2008; 3: 80-6. [Artamonov A.Yu., Shamova O.V., Kokryakov V.N., Mirgorodskaya O.A., Orlov D.S. Membranoselective structural variants of protegrin-1. Bulletin of St. Petersburg University. Series 3. Biology. 2008; 3: 80-6. (in Russian)].
  17. Wiegand I., Hilpert K., Hancock R.E. Agar and broth dilution methods to determine the minimal inhibitory concentration (MIC) of antimicrobial substances. Nat. Protoc. 2008; 3(2): 163-75. https://dx.doi.org/10.1038/nprot.2007.521
  18. Dydak K., Junka A., Dydak A., Brożyna M., Paleczny J., Fijalkowski K. et al. In vitro efficacy of bacterial cellulose dressings chemisorbed with antiseptics against biofilm formed by pathogens isolated from chronic wounds. Intern. J. Mol. Sci. 2021; 22(8): 3996. https://dx.doi.org/10.3390/ ijms22083996
  19. Orhan G., Bayram A., Zer Y., Balci I. Synergy tests by E test and checkerboard methods of antimicrobial combinations against Brucella melitensis. J. Clin. Microbiol. 2005; 43(1): 140-3. https://dx.doi.org/10.1128/ JCM.43.1.140-143.2005
  20. Li X., Zuo S., Wang B., Zhang K., Wang Y. Antimicrobial mechanisms and clinical application prospects of antimicrobial peptides. Molecules. 2022; 27(9): 2675. https://dx.doi.org/10.3390/molecules27092675
  21. Wang L., Qu L., Lin S., Yang Q., Zhang X., Jin L. et al. Biological functions and applications of antimicrobial peptides. Curr. Protein Pept. Sci. 2022; 23(4): 226-47. https://dx.doi.org/10.2174/1389203723666220519155942
  22. Haidari H., Melguizo-Rodríguez L., Cowin A.J., Kopecki Z. Therapeutic potential of antimicrobial peptides for treatment of wound infection. Am. J. Physiol. Cell Physiol. 2023; 324(1): C29-C38. https://dx.doi.org/10.1152/ajpcell.00080.2022
  23. Jan Z., Geethakumari A.M., Biswas K.H., Jithesh P.V. Protegrin-2, a potential inhibitor for targeting SARS-CoV-2 main protease Mpro. Comput. Struct. Biotechnol. J. 2023; 21: 3665-71. https://dx.doi.org/10.1016/ j.csbj.2023.07.020
  24. Soundrarajan N., Somasundaram P., Kim D., Cho H.S., Jeon H., Ahn B. et al. Effective healing of Staphylococcus aureus-infected wounds in pig Cathelicidin Protegrin-1-overexpressing transgenic mice. Int. J. Mol. Sci. 2023; 24(14): 11658. https://dx.doi.org/10.3390/ijms241411658
  25. Osakowicz C., Fletcher L., Caswell J.L., Li J. Protective and anti-inflammatory effects of Protegrin-1 on Citrobacter rodentium intestinal infection in mice. Int. J. Mol. Sci. 2021; 22(17): 9494. https://dx.doi.org/10.3390/ijms22179494
  26. Kollef M., Pittet D., Sanchez Garcia M., Chastre J., Fagon J.Y., Bonten M. et al. A randomized double-blind trial of iseganan in prevention of ventilator-associated pneumonia. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2006; 173: 91-7. https://dx.doi.org/10.1164/rccm.200504-656OC
  27. Dale G.E., Halabi A., Petersen-Sylla M., Wach A., Zwingelstein C. Pharmacokinetics, tolerability, and safety of murepavadin, a novel antipseudomonal antibiotic, in subjects with mild, moderate, or severe renal function impairment. Antimicrob. Agents Chemother. 2018; 62: e00490-18. https://dx.doi.org/10.1128/AAC.00490-18
  28. Ковальчук Л.В., Ганковская Л.В., Аведова Т.А., Брико Н.И., Ещина А.С., Дмитриева Н.Ф. Бактерицидное действие комплекса природных цитокинов на Streptococcus pyogenes in vitro. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2006; 3: 67-71. [Kovalchuk L.V., Gankovskaya L.V., Avedova T.A., Briko N.I., Yeshina A.S., Dmitrieva N.F. Bactericidal action of a complex of natural cytokines on Streptococcus pyogenes in vitro. Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology. 2006; 3: 67-71. (in Russian)].
  29. Юшкова Т.А., Слабинская Е.В., Яковлев А.А. Клиническая фармакология Суперлимфа при заболеваниях урогенитального тракта через призму уровней реализации его эффектов. Эффективная фармакотерапия. 2023; 19(37): 44-53. [Yushkova T.A., Slabinskaya E.V., Yakovlev A.A. Clinical pharmacology of Superlymph in diseases of the urogenital tract through the prism of the levels of implementation of its effects. Effective Pharmacotherapy. 2023; 19(37): 44-53. (in Russian)]. https://dx.doi.org/10.33978/ 2307-3586-2023-19-37-44-53
  30. Свирщевская Е.В., Матушевская Е.В. Роль цитокинов в патогенезе и лечении герпесвирусных заболеваний. Клиническая дерматология и венерология. 2018; 17(1): 115-20. [Svirshchevskaia E.V., Matushevskaia E.V. The role of cytokines in the pathogenesis and treatment of herpesvirus diseases. Russian Journal of Clinical Dermatology and Venereology. 2018; 17(1): 115-20. (in Russian]. https://dx.doi.org/10.17116/ klinderma2018171115-120
  31. Kasiri M.M., Beer L., Nemec L., Gruber F., Pietkiewicz S., Haider T. et al. Dying blood mononuclear cell secretome exerts antimicrobial activity. Eur. J. Clin. Invest. 2016; 46(10): 853-63. https://dx.doi.org/10.1111/ eci.12667
  32. Овчинников А.Ю., Егиян С.С., Акопян Л.В. Топическая цитокинотерапия при хроническом тонзиллите. Эффективная фармакотерапия. 2022; 18(28): 26-31. [Ovchinnikov A.Yu., Egiyan S.S., Akopyan L.V. Topical cytokine therapy for chronic tonsillitis. Effective Pharmacotherapy. 2022; 18(28): 26-31. (in Russian)]. https://dx.doi.org/10.33978/ 2307-3586-2022-18-28-26-31
  33. Лысов А.Д., Постников М.А., Чигарина С.Е., Алешева М.Д., Лысова В.А. Применение препарата Суперлимф в периимплантатной области после вестибулопластики. Клиническая стоматология. 2024; 27(1): 40-8. [Lysov A.D., Postnikov M.A., Chigarina S.E., Alesheva M.D., Lysova V.A. Use of the drug Superlymph in the peri-implant area after vestibuloplasty. Clinical Dentistry. 2024; 27(1): 40-8 (in Russian)]. https://dx.doi.org/ 10.37988/1811-153X_2024_1_4
  34. Абрицова М.В., Торчуа Н.Р. Оценка эффективности крема-бальзама ланолинового в лечении ран анального канала: пилотное исследование. Амбулаторная хирургия. 2025; 22(1): 176-84. [Abritsova M.V., Torchua N.R. Evaluation of the efficacy of lanolin- based cream-balm in the treatment of anal canal wounds: a pilot study. Ambulatornaya Khirurgiya. 2025; 22(1): 176-84. (in Russian)]. https://doi.org/10.21518/akh2025-020
  35. Тихомирова Е.В., Балан В.Е., Кручинина Е.В., Орлова С.А., Титченко Ю.П., Балан П.В., Жильцова А.А., Яцюк В.Я. Длительность безрецидивного периода после применения препарата Ацилакт Дуо в качестве второй линии терапии при бактериальном вагинозе. Эффективная фармакотерапия. 2023; 19(44): 10-6. [Tikhomirova Ye.V., Balan V.Ye., Kruchinina Ye.V., Orlova S.A., Titchenko Yu.P., Balan P.V., Zhiltsova A.A., Yatsyuk V.Ya. The duration of the relapse-free period after the use of the drug Acilact Duo as a second line of therapy for bacterial vaginosis. Effective pharmacotherapy. 2023; 19(44): 10-6. (in Russian)]. https://dx.doi.org/10.33978/2307-3586-2023-19-44-10-16
  36. Тевлин К.П., Тевлина Е.В., Ханалиев Б.В., Судиловская В.В., Ганковская Л.В., Насаева Е.Д., Хасанова Е.М. Новые перспективы консервативного лечения хронического рецидивирующего цистита у женщин: опыт применения лекарственного препарата Суперлимф®. Урология. 2024; 4: 48-57. [Tevlin K.P., Tevlina E.V., Khanaliev B.V., Sudilovskaya V.V., Gankovskaya L.V., Nasaeva E.D., Khasanova E.M. New prospects for conservative treatment of chronic recurrent cystitis in women: experience with the use of the drug Superlymph®. Urologiia. 2024; (4): 48-57 (in Russian)]. https://dx.doi.org/10.18565/urology.2024.4.48-57
  37. Овчинников Р.И., Попова А.Ю., Вторушина В.В., Мурадян А.А., Гамидов С.И. Применение комплекса природных противомикробных пептидов и цитокинов при мужском бесплодии хроническом простатите. Урология. 2022; 2: 43-53. [Ovchinnikov R.I., Popova A.Yu., Vtorushina V.V., Muradyan A.A., Gamidov S.I. The use of a complex of natural antimicrobial peptides and cytokines for treatment of male infertility and chronic prostatitis. Urologiia 2022; (2): 43-53 (in Russian)]. https: //dx.doi.org/10.18565/ urology.2022.2.43-53
  38. Толибова Г.Х., Траль Т.Г., Кахиани М.И. Возможности коррекции рецепторного профиля эндометрия при хроническом эндометрите. Акушерство и гинекология. 2024; 10: 121-8. [Tolibova G.Kh., Tral T.G., Kakhiani M.I. Possibilities of correction of the endometrial receptor profile in chronic endometritis. Obstetrics and Gynecology. 2024; (10): 121-8 (in Russian)]. https://dx.doi.org/10.18565/aig.2024.244

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рисунок. Совместное действие ПГ-1 и антисептиков на формирование биопленки золотистым стафилококком. Микроскоп Leica, объектив *40, бактерии культивировали в слайдах для микроскопии

Скачать (352KB)
Метаданные

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».