Синергизм действия антимикробных пептидов PG-1 и ChBac3.4 с антисептиками в отношении антибиотикоустойчивых бактерий

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

В исследовании было изучено совместное действие антимикробных пептидов PG-1 и ChBac3.4 с антисептиками (гипохлоритом натрия, диоксидином, пронтосаном, повиарголом, этидроновой кислотой) с целью выявить сочетания, обладающие синергизмом антимикробной активности в отношении антибиотикоустойчивых бактерий. Использовался метод серийных разведений по схеме «шахматной доски» для расчета индексов фракционной ингибирующей концентрации, на основании которых определяли характер совместного действия. Был оценен совместный эффект на метаболическую активность бактерий с помощью флуоресцентного маркера резазурина и на проницаемость бактериальных мембран для хромогенных маркеров — спектрофотометрическим методом. Была изучена сочетанная гемолитическая активность комбинаций. Исследования показали, что гипохлорит натрия проявляет антагонизм антимикробного действия с обоими антимикробными пептидами. С остальными антисептиками сочетанное действие характеризуется аддитивностью или синергизмом. Синергизм наиболее выражен с препаратом высокодисперсного серебра повиарголом. Присутствие антисептиков ускоряет развитие антимикробного эффекта антимикробных пептидов, но не оказывает существенного влияния на динамику их мембранолитического действия на клетки бактерий. Синергизм гемолитической активности проявляется редко. Таким образом, совместное применение антимикробных пептидов и антисептиков перспективно для борьбы с антибиотикоустойчивыми бактериями и может быть использовано для снижения токсических эффектов этих соединений.

Об авторах

Мария Сергеевна Жаркова

ФГБНУ «Институт экспериментальной медицины»

Автор, ответственный за переписку.
Email: zharkova.ms@yandex.ru

канд. биол. наук, старший научный сотрудник отдела общей патологии и патологической физиологии

Россия, 197376, г. Санкт-Петербург, ул. Академика Павлова, д.12

Екатерина Сергеевна Умнякова

ФГБНУ «Институт экспериментальной медицины»

Email: umka-biolog@mail.ru

канд. биол. наук, старший научный сотрудник отдела общей патологии и патологической физиологии

Россия, 197376, г. Санкт-Петербург, ул. Академика Павлова, д.12

Анна Геннадьевна Афиногенова

ФБУН НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Пастера; ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный университет»

Email: pasteur.afinogenova@mail.ru

д-р биол. наук, ведущий научный сотрудник, руководитель Испытательного лабораторного центра; профессор кафедры челюстно-лицевой хирургии и хирургической стоматологии 

Россия, 197101, г. Санкт-Петербург, ул. Мира, дом 14; 199034, г. Санкт-Петербург, Университетская наб., д.7/9

Геннадий Евгеньевич Афиногенов

ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный университет»

Email: oshamova@yandex.ru
Россия, д-р мед. наук, профессор, профессор кафедры челюстно-лицевой хирургии и хирургической стоматологии

Александр Александрович Колобов

ФГУП «Государственный научно-исследовательский институт особо чистых биопрепаратов» ФМБА России

Email: oshamova@yandex.ru

д-р биол. наук, заведующий лабораторией химии пептидов

Россия, 197110, г. Санкт-Петербург, ул. Пудожская, д. 7

Ольга Валерьевна Шамова

ФГБНУ «Институт экспериментальной медицины»

Email: oshamova@yandex.ru

д-р биол. наук, доцент, заведующий отделом общей патологии и патологической физиологии, заместитель директора по научной работе

Россия, 197376, г. Санкт-Петербург, ул. Академика Павлова, д.12

Список литературы

  1. Ventola CL. The antibiotic resistance crisis: part 1: causes and threats. P T. 2015;40(4):277-283.
  2. Who.int [Internet]. WHO. Global Action Plan on Antimicrobial Resistance. Geneva: World Health Organization, 2015 [cited 22.09.2018]. Available from: http://www.who.int/antimicrobial-resistance/publications/global-action-plan/en/.
  3. Gordon YJ, Romanowski EG, McDermott AM. A review of antimicrobial peptides and their therapeutic potential as anti-infective drugs. Curr Eye Res. 2005;30(7):505-515. https://doi.org/10.1080/02713680590968637.
  4. Guani-Guerra E, Santos-Mendoza T, Lugo-Reyes SO, Teran LM. Antimicrobial peptides: general overview and clinical implications in human health and disease. Clin Immunol. 2010;135(1):1-11. https://doi.org/10.1016/j.clim.2009.12.004.
  5. Mahlapuu M, Hakansson J, Ringstad L, Bjorn C. Antimicrobial Peptides: An Emerging Category of Therapeutic Agents. Front Cell Infect Microbiol. 2016;6:194. https://doi.org/10.3389/fcimb.2016.00194.
  6. Guilhelmelli F, Vilela N, Albuquerque P, et al. Antibiotic development challenges: the various mechanisms of action of antimicrobial peptides and of bacterial resistance. Front Microbiol. 2013;4:353. https://doi.org/10.3389/fmicb.2013.00353.
  7. Haney EF, Mansour SC, Hancock RE. Antimicrobial Peptides: An Introduction. Methods Mol Biol. 2017;1548:3-22. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-6737-7_1.
  8. Marr AK, Gooderham WJ, Hancock RE. Antibacterial peptides for therapeutic use: obstacles and realistic outlook. Curr Opin Pharmacol. 2006;6(5):468-472. https://doi.org/10.1016/j.coph.2006.04.006.
  9. Langham AA, Khandelia H, Schuster B, et al. Correlation between simulated physicochemical properties and hemolycity of protegrin-like antimicrobial peptides: predicting experimental toxicity. Peptides. 2008;29(7):1085-1093. https://doi.org/10.1016/j.peptides.2008.03.018.
  10. Echols K, Graves M, LeBlanc KG, et al. Role of antiseptics in the prevention of surgical site infections. Dermatol Surg. 2015;41(6):667-676. https://doi.org/10.1097/DSS.0000000000000375.
  11. McDonnell G, Russell AD. Antiseptics and disinfectants: activity, action, and resistance. Clin Microbiol Rev. 1999;12(1):147-179. PMC88911. https://doi.org/10.1128/cmr.12.1.147.
  12. McCullough M, Carlson GW. Dakin’s solution: historical perspective and current practice. Ann Plast Surg. 2014;73(3):254-256. https://doi.org/10.1097/SAP.0b013e3182a634f7.
  13. Frecer V. QSAR analysis of antimicrobial and haemolytic effects of cyclic cationic antimicrobial peptides derived from protegrin-1. Bioorg Med Chem. 2006;14(17):6065-6074. https://doi.org/10.1016/j.bmc.2006.05.005.
  14. Shamova O, Orlov D, Stegemann C, et al. ChBac3.4: A Novel Proline-Rich Antimicrobial Peptide from Goat Leukocytes. Int J Pept Res Therap. 2009;15(1):31-42. https://doi.org/10.1007/s10989-009-9170-7.
  15. Krizsan A, Prahl C, Goldbach T, et al. Short Proline-Rich Antimicrobial Peptides Inhibit Either the Bacterial 70S Ribosome or the Assembly of its Large 50S Subunit. Chembiochem. 2015;16(16):2304-2308. https://doi.org/10.1002/cbic.201500375.
  16. Zahn M, Berthold N, Kieslich B, et al. Structural studies on the forward and reverse binding modes of peptides to the chaperone DnaK. J Mol Biol. 2013;425(14):2463-2479. https://doi.org/10.1016/j.jmb.2013.03.041.
  17. Лукоянова Т.В., Булгаков В.С., Кравцов Э.Г., и др. Эффективность применения этидроновой кислоты как средства профилактики воспалительных заболеваний полости рта // Российская стоматология. - 2011. - Т. 4. - № 2. - С. 26-28. [Lukoyanova TV, Bulgakov VS, Kravtsov EG, et al. Efficiency of etidronic acid for the prevention of inflammatory processes in the oral cavity. Russian journal of stomatology. 2011;4(2):26-28. (In Russ.)]
  18. Афиногенова А.Г., Ворошилова Т.М., Афиногенов Г.Е., Мадай Д.Ю. Оценка эффективности нового ингибитора металло-бета-лактамазы в условиях модельной системы in vitro // Инфекция и иммунитет. - 2016. - Т. 6. - № 4. - С. 335-344. [Afinogenova AG, Voroshilova TM, Afinogenov GE, Maday DY. The new metall-beta-lactamase’s inhibitor efficacy in a model system in vitro. Infektsiia Immun. 2016;6(4):335-344. (In Russ.)]. https://doi.org/10.15789/2220-7619-2016-4-335-344.
  19. Methods in Molecular Biology. Volume 78. Antibacterial Peptide Protocols. Ed. by WS Shafer. Totowa, NJ: The Humana Press; 1997. 259 p. https://doi.org/10.1385/0896034089.
  20. 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):140-143. https://doi.org/10.1128/JCM.43.1.140-143.2005.
  21. Fassi Fehri L, Wroblewski H, Blanchard A. Activities of antimicrobial peptides and synergy with enrofloxacin against Mycoplasma pulmonis. Antimicrob Agents Chemother. 2007;51(2):468-474. https://doi.org/10.1128/AAC.01030-06.
  22. Lehrer RI, Barton A, Ganz T. Concurrent assessment of inner and outer membrane permeabilization and bacteriolysis in E. coli by multiple-wavelength spectrophotometry. J Immunol Methods. 1988;108(1-2):153-158. https://doi.org/10.1016/0022-1759(88)90414-0.
  23. Артамонов А.Ю., Шамова О.В., Кокряков В.Н., Орлов Д.С. Фото- и флюориметрические методы оценки проницаемости мембран E. coli ML-35P // Вестник Санкт-Петербургского университета. Серия 3. Биология. - 2008. - № 2. - С. 139-142. [Artamonov AY, SHamova OV, Kokryakov VN, Orlov DS. Color emetric and fluorometric microplate based assays for evaluation microbial membranes permeability. Vestnik SPbGU. Ser. 3. 2008;(2):139-142. (In Russ.)]
  24. Mariscal A, Lopez-Gigosos RM, Carnero-Varo M, Fernandez-Crehuet J. Fluorescent assay based on resazurin for detection of activity of disinfectants against bacterial biofilm. Appl Microbiol Biotechnol. 2009;82(4):773-783. https://doi.org/10.1007/s00253-009-1879-x.
  25. Жаркова М.С., Шамова О.В., Орлов Д.С., Голубева О.Ю. Антибактериальное и цитотоксическое действие биоконъюгатов природных антимикробных полипептидов с наночастицами серебра // Российский иммунологический журнал. - 2015. - Т. 9. - № 2-1. - С. 779-781. [Zharkova MS, Shamova OV, Orlov DS, Golubeva OY. Antibacterial and cytotoxic effects of natural antimicrobial polypeptides and silver nanoparticles bioconjugates. Ross Immunol Zhurnal. 2015;9(2-1):779-781. (In Russ.)]
  26. Жаркова М.С. Синергизм антибактериального действия антимикробных пептидов и конвенциальных антибиотиков // Российский иммунологический журнал. - 2014. - Т. 8. - № 3. - С. 792-795. [Zharkova MS. Synergy in antibacterial action of antimicrobial peptides and conventional antibiotics. Ross Immunol Zhurnal. 2014;8(3):792-795. (In Russ.)]
  27. Giacometti A, Cirioni O, Del Prete MS, et al. Combination studies between polycationic peptides and clinically used antibiotics against Gram-positive and Gram-negative bacteria. Peptides. 2000;21(8):1155-1160. https://doi.org/10.1016/s0196-9781(00)00254-0.
  28. Sanchez-Gomez S, Japelj B, Jerala R, et al. Structural features governing the activity of lactoferricin-derived peptides that act in synergy with antibiotics against Pseudomonas aeruginosa in vitro and in vivo. Antimicrob Agents Chemother. 2011;55(1):218-228. https://doi.org/10.1128/AAC.00904-10.
  29. Feng Q, Huang Y, Chen M, et al. Functional synergy of alpha-helical antimicrobial peptides and traditional antibiotics against Gram-negative and Gram-positive bacteria in vitro and in vivo. Eur J Clin Microbiol Infect Dis. 2015;34(1):197-204. https://doi.org/10.1007/s10096-014-2219-3.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Кинетика накопления флуоресцентного продукта восстановления резазурина, отражающая интенсивность метаболических процессов в клетках E. coli ML-35p, при сочетанном действии антимикробного пептида (АМП) и антисептиков в концентрациях 1/4минимальной ингибирующей концентрации (МИК). ChBac3.4 — бактенецин домашней козы (Capra hircus) массой 3,4 кДа, PG-1 — протегрин-1 свиньи

Скачать (268KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Кинетика изменения проницаемости наружной и внутренней мембран E. coli ML-35p для хромогенных маркеров при сочетанном действии антимикробного пептида (АМП) и антисептиков в концентрациях 1/4 минимальной ингибирующей концентрации (МИК). ChBac3.4 — бактенецин домашней козы (Capra hircus) массой 3,4 кДа, PG-1 — протегрин-1 свиньи. OD — оптическая плотность

Скачать (248KB)
Метаданные

© Жаркова М.С., Умнякова Е.С., Афиногенова А.Г., Афиногенов Г.Е., Колобов А.А., Шамова О.В., 2018

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

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».