antibioticsАнтибиотики и ХимиотерапияAntibiot Khimioter = Antibiotics and Chemotherapy0235-2990ООО «Издательство ОКИ»10.37489/0235-2990-2020-65-3-4-7-11antibiotics-715Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL PAPERSСовместное воздействие бактериофагов и антибиотика на биоплёнку Pseudomonas aeruginosaThe Combined Effect of Bacteriophages and Antibiotics on Pseudomonas aeruginosa BiofilmГоршковаА. С.GorshkovaA. S.

Горшкова Анна Сергеевна — кандидат биологических наук, научный сотрудник ла­боратории водной микробиологии

Иркутск 

kovadlo@yandex.ruДрюккерВ. В.DrwkerV. V.

Дрюккер Валентин Валерьянович — доктор биологических наук, главный науч­ный сотрудник лаборатории водной микробиологии

Иркутск 

СыкилиндаН. Н.SykilindaN. N.

Сыкилинда Нина Николаевна — кандидат биологических наук, научный сотруд­ник лаборатории генной инженерии

Лимнологический институт СО РАНРоссияLimnological Institute, Siberian Branch of the Russian Academy of SciencesRussian FederationИнститут биоорганической химии им. акад. М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова РАНРоссияShemyakin-Ovchinnikov Institute of Bioorganic ChemistryRussian Federation202006062020653-4711Copyright © ООО «Издательство ОКИ», 20202020ООО «Издательство ОКИ»ООО «Издательство ОКИ»https://www.antibiotics-chemotherapy.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.antibiotics-chemotherapy.ru/jour/article/view/715

В настоящее время по-прежнему остро стоит проблема нозокомиальных инфекций. Одним из ключевых возбудите­лей такого рода заболеваний является Pseudomonas aeruginosa. Перспективность использования бактериофагов в профилактике и борьбе с инфекционными заболеваниями сейчас активно изучается. Целью исследования было изу­чение воздействия новых бактериофагов на биоплёнку Pseudomonas aeruginosa при совместном использовании с ан­тибиотиком гентамицином. Клетки лабораторного эталонного штамма P.aeruginosa РАО1 выращивали в 96-луночных планшетах в течение суток, образовавшиеся биоплёнки обрабатывали антибиотиком гентамицином в различных концентрациях, а также бактериофагами AN14 и AN1. Степень деградации биоплёнки оценивали с помощью окраши­вания кристаллическим фиолетовым. Использованные новые литические бактериофаги AN14 (семейство Siphoviridae), AN1 (семейство Myoviridae) продемонстрировали выраженную антибиоплёночную активность в первые сутки воздействия на биоплёнку P.aeruginosa (p<0,001). Эффект разрушительного воздействия гентамицина на био­плёнку возрастал с ростом концентрации антибиотика в диапазоне 2—16 мкг/мл. Добавление литических бактерио­фагов AN14 и AN1 усиливало действие антибиотика (p=0,05). Таким образом, совместное использование литических бактериофагов и антибиотиков приводило к более эффективной эрадикации биоплёнки, чем каждым антибактери­альным агентом отдельно.

Currently, the problem of nosocomial infections is of urgent concern. Pseudomonas aeruginosa is one of the key causative agents of this type of disease. The prospect of using bacteriophages in the prevention and control of infectious diseases is now being actively studied. The aim of the work is to study the effect of new bacteriophages on P.aeruginosa biofilm when used together with the antibiotic gentamicin. Cells of the laboratory reference strain P.aeruginosa PAO1 were grown in 96-well plates for a day, the resulting biofilms were treated with gentamicin in various concentrations, as well as bacteriophages AN14 and AN1. The degree of biofilm degradation was evaluated by staining the cells with crystal violet dye. The new lytic bacterio­phages AN14 (Siphoviridae family), AN1 (Myoviridae family) used in the study, showed pronounced antibiofilm activity on the first day of exposure to P.aeruginosa biofilm (p<0.001). The destructive effect of gentamicin on biofilms increased when the concentration of the antibiotic was increased in the range of 2—16 mg/ml. Addition of lytic bacteriophages AN14 and AN1 enhanced the effect of the antibiotic (p=0.05). Thus, the combined use of lytic bacteriophages and antibiotics led to a more effective eradication of biofilms than when used separately.

бактериофагиPseudomonas aeruginosaантибиотикибиопленкиbacteriophagesPseudomonas aeruginosaantibioticsbiofilmsРабота выполнена по госбюджетному проекту АААА-А16-116122110061-6ReferencesЛазарева А.В., Чеботарь И.В., Крыжановская О.А., Чеботарь В.И., Маянскый Н.А. Pseudomonas aeruginosa: патогенность, патогенез и патология. Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. — 2015. — Т. 17. — № 3. — С. 170—186.Lazareva A.V., Chebotar' I.V, Kryzhanovskaya O.A., Chebotar' V.I., Mayanskij N.A. Pseudomonas aeruginosa: patogennost', patogenez i patologiya. Klinicheskaya mikrobiologiya i antimikrobnaya khimioterapiya 2015; 17 (3): 170-186. [in Russian]Waters E.M., Neill D.R., Kaman B., Sahota J.S., Clokie M.R.J., Winstanley C. et. al. Phage therapy is highly effective against chronic lung infections with Pseudomonas aeruginosa. Thorax 2017; 72 (7): 666-667.Waters E.M., Neill D.R., Kaman B., Sahota J.S., Clokie M.R.J., Winstanley C. et. al. Phage therapy is highly effective against chronic lung infections with Pseudomonas aeruginosa. Thorax 2017; 72 (7): 666-667.Danis-Wlodarczyk K., Vandenheuvel D., JangH. B., Briers Y., Olszak T., Arabski M. et al. A proposed integrated approach for the preclinical evaluation of phage therapy in Pseudomonas infections. Scientific reports 2016; 28115 (6). doi.org/10.1038/srep28115Danis-Wlodarczyk K., Vandenheuvel D., Jang H. B., Briers Y., Olszak T., Arabski M. et al. A proposed integrated approach for the preclinical evaluation of phage therapy in Pseudomonas infections. Scientific reports 2016; 28115 (6). doi.org/10.1038/srep28115Alves D.R, Perez-Esteban P., Kot W., Bean J. E., Arnot T., Hansen L. H. et al. A novel bacteriophage cocktail reduces and disperses Pseudomonas aeruginosa biofilms under static and flow conditions. Microb Biotechnol 2015; 9 (1): 61-74.Alves D.R, Perez-Esteban P., Kot W., Bean J. E., Arnot T., Hansen L. H. et al. A novel bacteriophage cocktail reduces and disperses Pseudomonas aeruginosa biofilms under static and flow conditions. Microb Biotechnol 2015; 9 (1): 61-74.Dedrick R. M., Guerrero-Bustamante C.A., Garlena R.A., Russell D.A., Ford K., Harris K., Gilmour K.C., Soothill J., Jacobs-Sera D., Schooley R.T., Hatfull G.F., Spencer H. Engineered bacteriophages for treatment of a patient with a disseminated drug-resistant Mycobacterium abscessus. Nature Medicine 2019; 25: 730-733.Dedrick R. M., Guerrero-Bustamante C.A., Garlena R.A., Russell D.A., Ford K., Harris K., Gilmour K.C., Soothill J., Jacobs-Sera D., Schooley R.T., Hatfull G.F., Spencer H. Engineered bacteriophages for treatment of a patient with a disseminated drug-resistant Mycobacterium abscessus. Nature Medicine 2019; 25: 730-733.Горшкова А.С., Сыкиаинда H.H., Дрюккер В.В. Эффект бактериофагов на повышение чувствительности клеток Pseudomonas aeruginosa к антибиотикам. Сборник тезисов VI Всероссийского с международным участием Конгресса молодых ученых-биологов 'Симбиоз- Россия 2013', Иркутск. Издательство 'Аспринт', 2013. — C. 68—69.Gorshkova A.S., Sykilinda N.N., Drjyukker V.V. Effekt bakteriofagov na povyshenie chuvstvitel'nosti kletok Pseudomonas aeruginosa k antibiotikam. Sbornik tezisov VI Vserossijskogo s mezhdunarodnym uchastiem Kongressa molodykh uchenykh-biologov 'Simbioz-Rossiya 2013', Irkutsk. Izdatel'stvo 'Asprint', 2013; 68—69.Knezevic P, Petrovic O. A colorimetric microtiter plate method for assessment of phage effect on Pseudomonas aeruginosa biofilm. J Microbiol Methods 2008; 74 (2-3), 114-118.Knezevic P, Petrovic O. A colorimetric microtiter plate method for assessment of phage effect on Pseudomonas aeruginosa biofilm. J Microbiol Methods 2008; 74 (2-3), 114-118.Ceyssens P.J., Mesyanzhinov V., Sykilinda N., Briers Y., Roucourt B., Lavigne R, Robben J., Domashin A., Miroshnikov K., Volckaert G., Hertveldt K. The genome and structural proteome of YuA, a new Pseudomonas aeruginosa phage resembling M6. J Bacteriol 2008; 190 (4): 1429-1435.Ceyssens P.J., Mesyanzhinov V., Sykilinda N., Briers Y., Roucourt B., Lavigne R, Robben J., Domashin A., Miroshnikov K., Volckaert G., Hertveldt K. The genome and structural proteome of YuA, a new Pseudomonas aeruginosa phage resembling M6. J Bacteriol 2008; 190 (4): 1429-1435.Fong S.A., Drilling A., Morales S., Cornet M.E., Woodworth B. A., Fokkens W. J. Activity of bacteriophages in removing biofilms of Pseudomonas aeruginosa isolates from chronic rhinosinusitis patients. Front Cell Infect Microbiol 2017; 7 (418). doi:10.3389/fcimb.2017.00418Fong S.A., Drilling A., Morales S., Cornet M.E., Woodworth B. A., Fokkens W. J. Activity of bacteriophages in removing biofilms of Pseudomonas aeruginosa isolates from chronic rhinosinusitis patients. Front Cell Infect Microbiol 2017; 7 (418). doi:10.3389/fcimb.2017.00418Chaudhry W.N., Concepcio'n-Acevedo J., Park T., Andleeb S., Bull J.J., Levin B.R. Synergy and Order Effects of Antibiotics and Phages in Killing Pseudomonas aeruginosa Biofilms. PLoS ONE 2017; 12 (1): e0168615. doi:10.1371/journal.pone.0168615Chaudhry W.N., Concepcio'n-Acevedo J., Park T., Andleeb S., Bull J.J., Levin B.R. Synergy and Order Effects of Antibiotics and Phages in Killing Pseudomonas aeruginosa Biofilms. PLoS ONE 2017; 12 (1): e0168615. doi:10.1371/journal.pone.0168615Latz S., Kruttgen A., Hafner H., Buhl E. M., Ritter K., Horz H.P. Differential Effect of Newly Isolated Phages Belonging to PB1-Like, phiKZ-Like and LUZ24-Like Viruses against Multi-Drug Resistant Pseudomonas aeruginosa under Varying Growth Conditions Viruses 2017; 9 (315). doi:10.3390/v9110315Latz S., Kruttgen A., Hafner H., Buhl E. M., Ritter K., Horz H.P. Differential Effect of Newly Isolated Phages Belonging to PB1-Like, phiKZ-Like and LUZ24-Like Viruses against Multi-Drug Resistant Pseudomonas aeruginosa under Varying Growth Conditions Viruses 2017; 9 (315). doi:10.3390/v9110315Chan B. K., Turner P. E., Kim S., Mojibian H. R., Elefteriades J. A, Narayan D. Phage treatment of an aortic graft infected with Pseudomonas aeruginosa. Evolution, Medicine, and Public Health 2018; 1 (2018): 60-66. doi:10.1039/emph/eoy005Chan B. K., Turner P. E., Kim S., Mojibian H. R., Elefteriades J. A, Narayan D. Phage treatment of an aortic graft infected with Pseudomonas aeruginosa. Evolution, Medicine, and Public Health 2018; 1 (2018): 60-66. doi:10.1039/emph/eoy005Schmidt C. Phage therapy's latest makeover. Nature Biotechnology 2019; https://doi.org/10.1038/s41587-019-0133-zSchmidt C. Phage therapy's latest makeover. Nature Biotechnology 2019; https://doi.org/10.1038/s41587-019-0133-z

The authors declare that there are no conflicts of interest present.