CC BY
15
краткие сообщения
short communications
Сведения об авторах:
Батурина Мария Владимировна, кандидат медицинских наук, доцент кафедры клинической фармакологии с курсом ДПО; тел.: (8652)713466; e-mail: [email protected]
Бейер Эдуард Владимирович, доктор медицинских наук, профессор кафедры фармакологии, заведующий лабораторией фармакологии; тел.: (8652)354881; e-mail: [email protected]; https://orcid.org/0000-0003-3248-6212
Журбин Сергей Александрович, начальник Центра экспериментального моделирования научно-инновационного объединения; тел.: 89624005614; e-mail: [email protected]
Филь Аревик Аркадьевна, кандидат биологических наук, доцент, начальник научного отдела; тел.: 89620200359; e-mail: [email protected]
© А. Д. Болатчиев, 2020 УДК 615.28
DOI - https://doi.org/10.14300/mnnc.2020.15137 ISSN - 2073-8137
СПЕКТР АНТИБАКТЕРИАЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ ДЕФЕНЗИНОВ В ОТНОШЕНИИ ГРАМПОЛОЖИТЕЛЬНЫХ И ГРАМОТРИЦАТЕЛЬНЫХ БАКТЕРИАЛЬНЫХ ШТАММОВ, ВЫДЕЛЕННЫХ У ГОСПИТАЛИЗИРОВАННЫХ ПАЦИЕНТОВ
А. Д. Болатчиев
Ставропольский государственный медицинский университет, Российская Федерация
THE SPECTRUM OF ANTIBACTERIAL ACTIVITY OF DEFENSINS AGAINST GRAM-POSITIVE AND GRAM-NEGATIVE BACTERIAL STRAINS ISOLATED FROM HOSPITALIZED PATIENTS
Bolatchiev A. D.
Stavropol State Medical University, Russian Federation
Изучена противомикробная активность антимикробных пептидов из класса дефензинов (HNP-1, hBD-1, hBD-3) в отношении клинических штаммов грамположительных и грамотрицательных бактерий. Все исследованные де-фензины продемонстрировали противомикробный эффект. Наиболее активным в отношении грамположительных штаммов оказался HNP-1. hBD-3 имел наименьшие значения минимальной подавляющей концентрации по сравнению с остальными изученными дефензинами.
Ключевые слова: антимикробные пептиды, дефензины, HNP-1, hBD-1, hBD-3
The antimicrobial activity of antimicrobial peptides (defensins HNP-1, hBD-1, hBD-3) against clinical strains of grampositive and gram-negative bacteria was studied. All studied defensins demonstrated antimicrobial effect. HNP-1 showed the best activity against gram-positive strains. hBD-3 had the lowest values of the minimum inhibitory concentration compared to the rest of the studied defensins.
Keywords: antimicrobial peptides, defensins, antibiotic resistance, HNP-1, hBD-1, hBD-3
Для цитирования: Болатчиев А. Д. СПЕКТР АНТИБАКТЕРИАЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ ДЕФЕНЗИНОВ В ОТНОШЕНИИ ГРАМПОЛОЖИТЕЛЬНЫХ И ГРАМОТРИЦАТЕЛЬНЫХ БАКТЕРИАЛЬНЫХ ШТАММОВ, ВЫДЕЛЕННЫХ У ГОСПИТАЛИЗИРОВАННЫХ ПАЦИЕНТОВ. Медицинский вестник Северного Кавказа. 2020;15(4):576-577. DOI - https://doi.org/10.14300/mnnc.2020.15137
For citation: Bolatchiev A. D. THE SPECTRUM OF ANTIBACTERIAL ACTIVITY OF DEFENSINS AGAINST GRAM-POSITIVE AND GRAM-NEGATIVE BACTERIAL STRAINS ISOLATED FROM HOSPITALIZED PATIENTS. Medical News of North Caucasus. 2020;15(4):576-577. DOI - https://doi.org/10.14300/mnnc.2020.15137 (In Russ.)
АМП - антимикробный пептид МПК - минимальная подавляющая концентрация ЕиС^Т - Европейский комитет по определению чувствительности к противомикробным препаратам HNP-1 - человеческий нейтрофильный пептид-1
hBD-1 - человеческий бета-дефензин-1 hBD-3 - человеческий бета-дефензин-3 MRSA - метициллин-резистентный золотистый стафилококк МББА - метициллин-чувствительный золотистый стафилококк
МЕДИЦИНСКИЙ ВЕСТНИК СЕВЕРНОГО КАВКАЗА
2020. Т. 15. № 4
medical news of north caucasus
2020. Vоl. 15. Iss. 4
Устойчивый рост резистентности к противо-микробным препаратам является глобальной угрозой. Для решения данной проблемы необходимо исследовать соединения, обладающие выраженной антимикробной активностью [1]. В последнее время активно обсуждается возможность использования антимикробных пептидов (АМП) в качестве перспективных кандидатов на роль новых противомикробных лекарственных средств
[2]. Целью данной работы было исследование про-тивомикробной активности трех рекомбинантных АМП из класса дефензинов HNP-1, hBD-1 и hBD-3 в отношении грамположительных (Enterococcus fae-calis; Staphylococcus aureus - MSSA и MRSA) и гра-мотрицательных (Escherichia coli и Pseudomonas aeruginosa) клинических штаммов.
Материал и методы. Бактериальные штаммы были изолированы у госпитализированных пациентов в 2019 году. Идентификация микроорганизмов проводилась в соответствии с рекомендациями EUCAST. Для изучения противомикробной активности дефензинов использовался стандартный метод серийных разведений
[3], с помощью которого были определены минимальные подавляющие концентрации (МПК, мкг/мл) HNP-1, hBD-1, hBD-3 (рекомбинантные пептиды, Cloud-Clone Corp., США) в отношении E. faecalis, MSSA, MRSA, E. coli и P. aeruginosa. Чистые культуры бактерий культивировали на твердой питательной среде (маннитол-солевой агар, БиоМедиа, Россия) в течение 18-24 часов, 37 °С. Из свежей утренней культуры готовили суспензию на физиологическом растворе, который соответствовал стандарту мутности 0,5 по МакФарланду, то есть полученная суспензия имела приблизительную концентрацию соответствующего микроорганизма 1,5х108 КОЕ/ мл. Затем 0,1 мл полученной суспензии растворяли в 9,9 мл 2,1 % бульона Мюллера - Хинтона (SIFIN Institut für Immunpraparate und Nahrmedien GmbH, Германия) и в итоге получали раствор - инокулюм, содержащий примерно 5х105 КОЕ/мл, что соответствует стандартному протоколу EUCAST. Затем по 100 мкл инокулюма вносили в лунки стерильного 96-луночного планшета с U-образным дном (Медполимер, Россия). После этого в лунки вносили серийные двукратные разведения АМП (100 мкл). Для большей точности эксперимента проводили тройной контроль - по три лунки в каждом планшете, содержащие: 1) контроль-1 - только 2,1 % бульон Мюллера - Хинтона (200 мкл, без бактерий и без АМП);
2) контроль-2 - только инокулюм (200 мкл, без АМП);
3) контроль-3 - АМП в максимальной концентрации без инокулюма (200 мкл). АМП растворяли в 2,1 % бульоне Мюллера - Хинтона. Во всех экспериментах АМП имели диапазон концентраций от 0 до 32 мкг/мл. Эксперименты с каждым из микроорганизмов повторяли не менее трех раз. После добавления инокулюма и АМП планшеты с закрытыми крышками (для предотвращения высыхания) инкубировали в термостате при 37 °C. Через 18-20 часов наличие или отсутствие роста оценивали
Литература/References
1. Prestinaci F., Pezzotti P., Pantosti A. Antimicrobial resistance: a global multifaceted phenomenon. Pathognes and Global Health. 2015;109(7):309-318. https://doi.org/10.1179/2047773215Y.0000000030
2. Pachón-Ibáñez M. E., Smani Y., Pachón J., Sánchez-Céspedes J. Perspectives for clinical use of engineered human host defense antimicrobial peptides. FEMS Microbiology Reviews. 2017;41(3):323-342. https://doi.org/10.1093/femsre/fux012
3. Bolatchiev A., Baturin V., Bazikov I., Maltsev A., Kunitsi-na E. Effect of antimicrobial peptides HNP-1 and
визуально. За МПК бралось то значение концентрации АМП, при котором визуально полностью отсутствовал рост микроорганизмов.
Результаты и обсуждение. Было показано, что все исследованные АМП из класса дефензинов обладают противомикробной активностью в отношении изученных микроорганизмов. МПК дефензинов в отношении E. faecalis имели следующие значения: HNP-1 - 1 мкг/ мл, hBD-1 - 8 мкг/мл, hBD-3 - 1 мкг/мл. МПК изученных АМП для MSSA и MRSA были одинаковы друг с другом: HNP-1 - 1 мкг/мл, hBD-1 - 0,5 мкг/мл, hBD-3 - 0,5 мкг/ мл. В отношении грамотрицательных палочек были получены следующие результаты: МПК для E. coli HNP-1 - 16 мкг/мл, hBD-1 - 4 мкг/мл, hBD-3 - 0,5 мкг/мл; для P. aeruginosa HNP-1 - 4 мкг/мл, hBD-1 - 1б мкг/мл, hBD-3 - 2 мкг/мл. Таким образом, HNP-1 был в большей степени эффективен против грамположительной флоры, а наиболее эффективным аМп оказался hBD-3, имевший наименьшие значения МПК в отношении всех исследованных клинических изолятов. Полученные результаты в целом согласуются с литературными данными. В большинстве публикаций продемонстрирована активность дефензинов в отношении стандартных бактериальных штаммов [2], однако необходимость анализа активности АМП против клинических изолятов представляет наибольший интерес в связи с высоким распространением антибиотикорезистентности. В настоящее время внедрение АМП в клиническую практику осложняется их быстрой деградацией пептидазами, что ограничивает продолжительность действия [2]. Различные стратегии направлены на защиту дефензинов от ферментов. К примеру, инкапсулирование HNP-1 и hBD-1 в кремнийорганические наноконтейнеры позволяет успешно применять данные АМП для лечения экспериментальных инфицированных ран [3]. Кроме того, АМП могут быть использованы не только в качестве самостоятельных противомикробных агентов, но и в комбинации с уже используемыми в клинической практике противоинфекционными химиопрепаратами для преодоления резистентности к последним [4]. На основании полученных результатов наиболее перспективным кандидатом на роль нового противомикробно-го препарата является АМП из класса бета-дефензи-нов - hBD-3.
Заключение. АМП из класса дефензинов, в частности hBD-3, имеют высокий уровень противомикробной активности в отношении клинических штаммов грамположительных и грамотрицательных бактерий. Полученные данные могут быть использованы для разработки новых антибактериальных препаратов на основе АМП. Для дальнейших исследований наибольший интерес представляет hBD-3.
Финансирование. Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 18-315-00081.
Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.
hBD-1 on Staphylococcus aureus strains in vitro and in vivo. Fundamental and Clinical Pharmacology. 2020;34(1):102-108. https://doi.org/10.1111/fcp.12499
4. Zharkova M. S., Orlov D. S., Golubeva O. Y., Chak-chir O. B., Eliseev I. E. [et al.]. Application of antimicrobial peptides of the innate immune system in combination with conventional antibiotics-a novel way to combat antibiotic resistance? Frontiers in Cellular and Infection Microbiology. 2019;9(APR):128.
https://doi.org/10.3389/fcimb.2019.00128
Сведения об авторе
Болатчиев Альберт Добаевич, кандидат медицинских наук, ассистент кафедры клинической фармакологии с курсом ДПО; тел.: 89288205551; e-mail: [email protected]; https://orcid.org/0000-0003-2391-9135
