Совместное действие катионных пептидов протегринов и антисептиков на биопленки, сформированные грамположительными и грамотрицательными бактериями
Владимирова Е.В., Сухарева М.С., Тапильская Н.И., Комлев А.С., Климов Н.А., Орлов Д.С., Шамова О.В., Яковлев А.А.
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.
Вклад авторов: Шамова О.В. – концепция и дизайн исследования; Владимирова Е.В., Сухарева М.С. – постановка экспериментов, сбор и обработка материала, статистическая обработка данных; Комлев А.С. – пептидный синтез; Орлов Д.С., Климов Н.А. – написание текста; Шамова О.В., Тапильская Н.И., Орлов Д.С., Яковлев А.А. – редактирование.
Конфликт интересов: Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Финансирование: Работа выполнена по договору № 424-06-45/23 от 15.12.2023 с ООО «Биотехфарм», а также в рамках Государственного задания ФГБНУ «ИЭМ» (FGWG-2025-0005).
Обмен исследовательскими данными: Данные, подтверждающие выводы этого исследования, доступны по запросу у автора, ответственного за переписку, после одобрения ведущим исследователем.
Для цитирования: Владимирова Е.В., Сухарева М.С., Тапильская Н.И., Комлев А.С., Климов Н.А., Орлов Д.С., Шамова О.В., Яковлев А.А. Совместное действие катионных пептидов протегринов и антисептиков на биопленки, сформированные грамположительными и грамотрицательными бактериями.
Акушерство и гинекология. 2025; 5: 158-168
https://dx.doi.org/10.18565/aig.2025.120
Ключевые слова
Список литературы
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- https://dramp.cpu-bioinfor.org/
- https://aps.unmc.edu/
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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.
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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.
- 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.
- Свирщевская Е.В., Матушевская Е.В. Роль цитокинов в патогенезе и лечении герпесвирусных заболеваний. Клиническая дерматология и венерология. 2018; 17(1): 115‑20.
- 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
- Овчинников А.Ю., Егиян С.С., Акопян Л.В. Топическая цитокинотерапия при хроническом тонзиллите. Эффективная фармакотерапия. 2022; 18(28): 26-31.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Толибова Г.Х., Траль Т.Г., Кахиани М.И. Возможности коррекции рецепторного профиля эндометрия при хроническом эндометрите. Акушерство и гинекология. 2024; 10: 121-8.
Поступила 06.05.2025
Принята в печать 19.05.2025
Об авторах / Для корреспонденции
Владимирова Елизавета Васильевна, н.с. лаборатории дизайна и синтеза биологически активных пептидов, ИЭМ, 197022, Россия, Санкт-Петербург,ул. Ак. Павлова, д. 12, https://orcid.org/0000-0002-6576-9844
Сухарева Мария Сергеевна, н.с. лаборатории дизайна и синтеза биологически активных пептидов, ИЭМ, 197022, Россия, Санкт-Петербург, ул. Ак. Павлова, д. 12,
https://orcid.org/0000-0002-5351-7199
Комлев Алексей Сергеевич, н.с. лаборатории дизайна и синтеза биологически активных пептидов, ИЭМ, 197022, Россия, Санкт-Петербург, ул. Ак. Павлова, д. 12,
https://orcid.org/0000-0001-9111-0755
Тапильская Наталья Игоревна, д.м.н., профессор, в.н.с., НИИ АГиР им. Д.О. Отта, 199034, Россия, Санкт-Петербург, Менделеевская линия, д. 3,
https://orcid.org/0000-0001-5309-0087
Климов Николай Анатольевич, к.м.н., в.н.с. лаборатории дизайна и синтеза биологически активных пептидов, ИЭМ, 197022, Россия, Санкт-Петербург,
ул. Ак. Павлова, д. 12, https://orcid.org/0000-0002-5243-8085
Орлов Дмитрий Сергеевич, к.м.н., доцент, заведующий лабораторией дизайна и синтеза биологически активных пептидов, ИЭМ, 197022, Россия, Санкт-Петербург,
ул. Ак. Павлова, д. 12, https://orcid.org/0000-0003-2925-885X
Шамова Ольга Валерьевна, д.б.н., чл.-корр. РАН, заведующая лабораторией иммунопатофизиологии, ИЭМ, 197022, Россия, Санкт-Петербург, ул. Ак. Павлова, д. 12, oshamova@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0002-5168-2801
Яковлев Александр Александрович, директор по научной части, ООО «Биотехфарм», Москва, https://orcid.org/0009-0000-3062-2159
Автор, ответственный за переписку: Ольга Валерьевна Шамова, oshamova@yandex.ru