Команда «Семья» Макова А.И., Уланова А.А., Поддубная А.А., Тютин В.А. МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Ярославский государственный университет им. П. Г. Демидова» Ярославль, 2023
Большинство инфекционных заболеваний вызывается микроорганизмами, существующими в форме биоплёнок. Бактерии, живущие внутри биоплёнок, проявляют значительно более высокую устойчивость к антибиотикам и другим лекарственным препаратам. Наибольшую угрозу среди плёнкообразующих бактерий представляют Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, вызывающие инфекции мочеполовых путей, пневмонию, а также инфекции после хирургического вмешательства. Предложите стратегии борьбы с заболеваниями, обусловленными пленкообразующими бактериями, учитывая рост их антибиотикорезистентности. Решение: использовать лекарственные препараты и антибиотики, основанные на антимикробных пептидах, или бактериофаги, выделяющие матрикс-разрушающие ферменты. 2
Цель работы – Предложить стратегию борьбы с заболеваниями, обусловленными плёнкообразующими бактериями. Задачи: 1. Привести преимущества использования антимикробных пептидов ( АМП ) против плёнкообразующих патогенных бактерий. 2. Доказать полезность бактериофагов в противостоянии с плёнкообразующими бактериями. 3
Бактериальные биоплёнки – это сообщества микроорганизмов, встроенных в матрикс внеклеточных полимерных веществ (субстанций), которые продуцируются самими бактериями биоплёнки и включают белки, полисахариды, нуклеотиды в разных соотношениях [1]. Антимикробные пептиды (АМП ) – это гетерогенная группа молекул, состоящих из 12-50 аминокислотных остатков, и участвующих во врождённом и приобретённом иммунном ответе различных организмов, начиная с прокариот и заканчивая млекопитающими, включая человека. Их наиболее общим признаком является способность разрушать клеточную мембрану прокариот, вызывая тем самым гибель клеток [2]. Бактериофаг или коротко фаг - это вирус, поражающий бактерии [3]. 4
Учитывая, что в образовании биоплёнки участвуют механизмы межбактериальной коммуникации, молекулы, способные нарушать функционирование ассоциированных сигнальных путей и, соответственно, одобренные к использованию как противобиоплёночные средства, должны быть малого размера [5]. П ри ограничении ресурсов питания или превышении допустимого уровня концентрации токсических продуктов во внутренних архитектурных образованиях индуцируются механизмы диспергирования биоплёнки (скоординированного высвобождения из матрикса дифференцированных подвижных бактерий и их распространения на новые локусы колонизации), и тем самым, разрушается целостная структура биоплёнки. Соединения, применяемые для потенциального метода противобиоплёночного лечения, должны действовать по такому же принципу. К этим соединениям относятся, например, некоторые ферменты [5]. Сами лекарственные средства или искусственно созданные синтезированные соединения, созданные для борьбы с патогенными бактериальными биоплёнками, должны иметь как минимум одно из следующих свойств: 1 ) иметь возможность ингибировать (подавлять) формирование биоплёнки; 2) иметь способность дестабилизировать или разрушать структуру зрелой сформированной биоплёнки [5]. 5
Основным их преимуществом является затруднённое формирование резистентности микроорганизмов к этим соединениям и одновременно отсутствие негативного влияния на иммунную систему, свойственного некоторым другим антибиотикам. Также для многих АМП доказана способность как предотвращать формирование биоплёнок бактериями, так и разрушать уже сформированные биоплёнки. Всё это характерно как для природных АМП системы врождённого иммунитета, так и для полученных с помощью биотехнологий искусственных молекул [ 4 ]. 6
В настоящее время разработаны специфические рекомбинантные фаги, которые способны атаковать бактерии биоплёнки и продуцировать матриксразрушающий фермент. Такое лечение с применением ферментов бактериофага может быть одним из подходов к ликвидации патологической биоплёнки, поскольку в нём, как раз, участвует активное диспергирование биоплёнки, сопровождающееся индукцией ферментов, разрушающих компоненты матрицы [5]. 7
1. Приведены преимущества антимикробных пептидов для их использования в качестве противоплёночных веществ: способность к затруднению образования резистентности биоплёночных микроорганизмов (при этом никак не причиняется вред клеткам иммунной системы); и способность оказывать как предотвращение формирования биоплёнок бактериями, так и разрушение уже сформированных биоплёнок. 2. Доказана полезность бактериофагов для борьбы с плёнкообразующими патогенными бактериями: они при атаке на микробов продуцируют матрикс-разрушающий фермент, который, в свою очередь, индуцирует механизмы диспергирования биопленки, тем самым разрушая структуру биоплёнки. 8
1. Современные представления о биопленках микроорганизмов [ Электронный ресурс ] https:// pharmateca.ru/ru/archive/article/39178 (Дата обращения: 30.11.2023) 2. Х.Г. Мусин АНТИМИКРОБНЫЕ ПЕПТИДЫ — ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ ЗАМЕНА ТРАДИЦИОННЫМ АНТИБИОТИКАМ // ФГБОУ ВО Башкирский государственный университет, г. Уфа, Россия – 2018, Т. 8, № 3, с. 295–308 (Дата обращения: 30.11.2023 ) 3. Бактериофаги [ Электронный ресурс ] https:// ru.khanacademy.org/science/biology/biology-of-viruses/virus-biology/a/bacteriophages (Дата обращения: 30.11.2023 ) 4. Лаборатория альтернативных антимикробных биопрепаратов [ Электронный ресурс ] https://iemspb.ru/department/laab / (Дата обращения: 30.11.2023) 5. Абатуров А.Е., Крючко Т.А. Антибиопленочная терапия при лечении респираторных инфекционных заболеваний, вызванных бактериальными патогенами // ГУ «Днепропетровская медицинская академия МЗ Украины», г. Днепр, Украина; ВГУЗУ «Украинская медицинская стоматологическая академия», г. Полтава, Украина – Vol. 13, No 7, 2018 с. 704-709 (Дата обращения: 30.11.2023) 9
