Preview

Антибиотики и Химиотерапия

Расширенный поиск

Ингибирующее действие полисахаридов морских гидробионтов на формирование биопленок

Полный текст:

Аннотация

В обзоре представлены материалы последних лет, касающиеся перспектив применения полисахаридов (ПС) из морских гидробионтов для борьбы с бактериальными биоплёнками, играющими значительную роль в возникновении и течении различных инфекционных процессов, а также для конструирования антиадгезионных покры тий на изделиях медицинского назначения. Особое внимание обращено на антиадгезивные свойства природных ПС из морских микроорганизмов, водорослей и беспозвоночных животных, препятствующих образованию биопленок. Антибиопленочные ПС морского происхождения имеют такие положительные качества, как биосовместимость и биоразлагаемость, что представляет большой интерес для медицинского и промышленного применения. Рассматривается возможность одновременного применения при инфекциях, сопровождающихся образованием биопленок, комплекса соединений различной химической природы с разными механизмами действия. Авторы полагают, что основой для создания новых антибиопленочных препаратов, в том числе и комплексных, могут стать биологически активные вещества из морских гидробионтов.

Об авторах

Н. Н. Беседнова
Научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии им. Г. П. Сомова
Россия


И. Д. Макаренкова
Научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии им. Г. П. Сомова
Россия


Т. Н. Звягинцева
Тихоокеанский институт биоорганической химии им. Г. Б. Елякова ДВО РАН
Россия


Т. А. Кузнецова
Научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии им. Г. П. Сомова
Россия


Т. С. Запорожец
Научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии им. Г. П. Сомова
Россия


Список литературы

1. Lewis K. Persister cells and the riddle of biofilm survival. Biochemistry (Mosc) 2005; 70: 2: 267-274.

2. Голуб A.B. Бактериальные биоплёнки - новая цель терапии? Клин микробиол антимикроб химиотер 2012; 14: 1: 23-29.

3. Доброхотский O.H., Хомяков Ю.Н., Хомякова Т.И. Эпидемиологическое значение формирования биопленок в технических системах. Жизнь безопасностей. Здоровье Профилактика Долголетие 2009; 1: 78-80

4. Маянский A.H., Чеботарь И.В. Стратегия управления бактериальным биопленочным процессом. Журнал инфектологии 2012; 4: 3: 5-15

5. Гостев B.B., Сидоренко C.B. Бактериальные биоплёнки и инфекции. Журнал инфектологии 2010; 2: 3: 4-15

6. Krachler A.M., Orth K. Targeting the bacteria-host interface Strategies in anti-adhesion therapy. Virulence 2013; 4: 4: 284-294.

7. Aronson M., Medalia O., Schori L., Mirelman D., Sharon N., Ofek I. Prevention of colonization of the urinary tract of mice with Escherichia coli by blocking of bacterial adherence with methyl alpha-D-mannopyranoside. J Infect Dis 1979; 139: 3: 329-332.

8. Barghouthi S., Guerdoud L.M., Speert D.P. Inhibition by dextran of Pseudomonas aeruginosa adherence to epithelial cells. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine 1996; 154: 6: 1788-1793.

9. Elliot T.S.J., Curran A. Effects of heparin and chlorbutol on bacterial colonisation of intravascular cannulae in an in vitro model. J Hosp Infect 1989; 14: 193-200.

10. Klemm P., Vejborg R.M., Hancock V. Prevention of bacterial adhesion. Appl Microbiol Biotechnol 2010; 88: 451-459.

11. Tran V.B., Fleiszig S.M., Evans D.J., Radke C.J. Dynamics of flagellum-and pilus-mediated association of Pseudomonas aeruginosa with contact lens surfaces. Appl Environ Microbiol 2011; 77: 11: 3644-3652.

12. Mintzer M.A., Dane E.L., O'Toole G.A., Grinstaff M.W. Exploiting dendrimer multivalency to combat emerging and reemerging infectious diseases. Mol Pharm 2012; 9: 3: 342-354.

13. Tseng Y.T., Chang H.T., Chen C.T., Chen C.H., Huang C.C. Preparation of highly luminescent mannose-gold nanodots for detection and inhibition of growth of Escherichia coli. Biosens Bioelectron 2011; 27: 1: 95-100.

14. Nicholson T.L, Shore S.M., Smith T.C., Fraena T.S. Livestock-associated methicillin-resistant Staphylococcus aureus (LA-MRSA) isolates of swine origin form robust biofilms. PLOS ONE 2013; 8: 8: e73376.

15. Rendueles O., Kaplan J.B., Ghigo J.M. Antibiofilm polysaccharides. Environ Microbiol 2013; 15: 2: 334-346.

16. Bakkiyaraj D., Pandian S.K. In vitro and in vivo antibiofilm activity of a coral associated actinomycete against drug resistant Staphylococcus aureus biofilms. Biofouling 2010; 26: 6: 711-717.

17. Nithya C., Devi M.G., Pandian S.K. A novel compound from the marine bacterium Bacillus pumilus S6-15 inhibits biofilm formation in Grampositive and Gram-negative species. Biofouling 2011; 27: 5: 519-528.

18. Abu Sayem S.M., Manzo E., Ciavatta L., Tramice A., Cordone A., Zanfardino A. et al. Anti-biofilm activity of an exopolysaccharide from a sponge-associated strain of Bacillus licheniformis, Microbial Cell Factories 2011; 10: 74-78.

19. Jiang P., Li J., Han F., Duan G., Lu X., Gu Y., Yu W. Antibiofilm activity of an exopolysaccharide from marine bacterium Vibrio sp. QY101. Plos One 2011; 6: 4: e18514.

20. Papa R., Parrilli E., Sannino F., Barbato G., Tutino M.L., Artini M. et al. Anti-biofilm activity of the Antarctic marine bacterium Pseudoalteromonas haloplanktis TAC125. Res Microbiol 2013; 164: 5: 450-456.

21. Parrilli E., Papa R., Carillo S., Tilotta M., Casillo A., Sannino F. et al. Anti-biofilm activity of Pseudoalteromonas haloplanktis tac125 against Staphylococcus epidermidis biofilm: Evidence of a signal molecule involvement? Int J Immunopathol Pharmacol 2015; 28: 1: 104-113.

22. Carillo S., Casillo A., Pieretti G., Parrilli E., Sannino F., Bayer-Giraldi M. et al. A unique capsular polysaccharide structure from the psychophilic marine bacterium Colwellia psychrerythraea 34H that vimics antifreeze (Glyco) proteins. Am Chem Soc 2015; 137: 1: 179-189.

23. Spano A., Laganà P., Visalli G., Maugeri T.L., Gugliandolo C. In vitro antibiofilm activity of an exopolysaccharide from the marine thermophilic Bacillus licheniformisT14. Curr Microbiol 2016; 72: 5:518-28.

24. Waturangi D.E., Bunardi Y.A., Magdalena S. Antibiofilm activity of bacteria isolated from marine environment in Indonesia against Vibrio cholerae. Research Journal of Microbiology 2011; 6: 926-930.

25. Papa R., Selan L., Parrilli E., Tilotta M., Sannino F., Feller G. et al. Antibiofilm activities from marine cold adapted bacteria against Staphylococci and Pseudomonas aeruginosa. Front Microbiol 2015; 6: 1333: Published online Dec 14: doi:10.3389/fmicb.2015.01333.

26. Ahmad A., Sulieman M. F. I., Usup G. Anti-biofilm activity of the marine bacterium Pseudoalteromonas ruthenica KLPp3 against Serratia marcescens and Vibrio alginolyticus. Malaysian Journal of Microbiology 2016; 12: 1: 30-34.

27. Trentin D.S., Gorziza D.F., Abraham W.R., Antunes A.L.S., Lerner C., Mothes B. et al. Antibiofilm activity of Cobetia marina filtrate upon Staphylococcus epidermidis catheter-related isolates. Braz J Microbiol 2011; 42: 4: 1329-1333.

28. Wittschier N., Lengsfeld C., Vorthems S., Stratmann U., Ernst J.F., Verspohl E.J. et al. Large molecules as anti-adhesive compounds against pathogens. J Pharm Pharmacol 2007; 59: 6: 777-786.

29. Zinger-Yosovich K.D., Gilboa-Garber N. Blocking of Pseudomonas aeruginosa and Ralstonia solanacearum lectins by plant and microbial branched polysaccharides used as food additives. J Agric Food Chem 2009; 57: 15: 6908-6913.

30. Kim Y., Oh S., Kim S.H. Released exopolysaccharide (r-EPS) produced from probiotic bacteria reduce biofilm formation of enterohemorrhagic Escherichia coli O157:H7. Biochem Biophys Res Commun 2009; 379: 2: 324-329.

31. Valle J., Da Re S., Henry N., Fontaine T., Balestrino D., Latour-Lambert P. et al. Broad-spectrum biofilm inhibition by a secreted bacterial polysaccharide. Proc Natl Acad Sci USA 2006; 103: 33: 12558-12563.

32. Sayem S.A., Manzo E., Ciavatta L., Tramice A., Cordone A., Zanfardino A. et al. Anti-biofilm activity of an exopolysaccharide from a sponge-associated strain of Bacillus licheniformis. Microbial Cell Factories 2011; 10: 74: doi:10.1186/1475-2859-10-74.

33. Krylov V.B., Ustyuzhanina N.E., Nifantiev N.E. Synthesis of low-molecular -weight carbohydrate mimetics of heparin. Russian Journal of Bioorganic Chemistry 2011; 37(6): 672-706.

34. Wahl M., Goecke F., Labes A., Dobretsov S., Weinberger F. The second skin: ecological role of epibiotic biofilms on marine organisms. Front Microbiol 2012; 3: 292: 20-21. doi:10.3389/fmicb.2012.00292.

35. Marudhupandi T., Thangappan T., Kumar A. Antibacterial effect of fucoidan from Sargassum wightii against the chosen human bacterial pathogens. Int Current Pharmaceutical J 2013; 2: 10: 156-158.

36. Busetti A., Thompson T.P., Tegazzini D., Megaw J., Maggs C.A., Gilmore B.F. Antibiofilm activity of the brown alga Halidrys siliquosa against clinically relevant human pathogens. Mar Drugs 2015; 13: 6: 3581-3605.

37. Cellini L., Grande R., Di Campli E., Di Bartolomeo S., Di Giulio M., Traini T. et al. Characterization of an Helicobacter pylori environmental strain. Journal of Applied Microbiology 2008; 105: 761-769.

38. Cammarota G., Sanguinetti M., Gallo A., Posteraro B. Review article: biofilm formation by Helicobacter pylori as a target for eradication of resistant infection. Aliment Pharmacol Ther 2012; 36: 222-230.

39. Coticchia J.M., Sugawa C., Tran V.R., Gurrola J., Kowalski E., Carron M.A. Presence and density of Helicobacter pylori biofilms in human gastric mucosa in patients with peptic ulcer disease. J Gastrointest Surg 2006; 10: 6: 883-889.

40. Loke M.F., Lui S.Y., Ng B.L., Gong M., Ho B. Antiadhesive property of microalgal polysaccharide extract on the binding of Helicobacter pylori to gastric mucin. FEMS Immunol Med Microbiol 2007; 50: 231-238.

41. Kalali B., Mejfas-Luque R., Javaheri A., Gerhard M. H.pylori virulence factors: influence on immune system and pathology. Mediators of Inflammation 2014; Article ID 426309, 9 pages. doi: 10.1155/2014/426309.

42. Fehlings M., Drobbe L., Moos V., Renner Viveros P., Hagen J., Beigier-Bompadre M. et al. Comparative analysis of the interaction of Helicobacter pylori with human dendritic cells, macrophages, and monocytes. Infect Immun 2012; 80: 8: 2724-2734.

43. Shibata H., Iimuro M., Uchiya N., Kawamori T., Nagaoka M., Ueyama S. et al. Preventive effects of Cladosiphon fucoidan against Helicobacter pylori infection in Mongolian gerbils. Helicobacter 2003; 8: 1: 59-65.

44. Shibata H., Kimuratakagi I., Nagaoka M., Hashimoto S., Sawada H., Ueyama S. et al. Inhibitory effect of Cladosiphon fucoidan on the adhesion of Helicobacter pylori to human gastric cells. J Nutr Sci Vitaminol (Tokyo) 1999; 45: 3: 325-336.

45. Nagaoka M., Shibata H., Takagi I., Aiyama R., Hashimoto S. Effect of fucoidan from Cladosiphon ocamuranus (Okinawa Mozuku) on the eradication of Helicobacter pylori. Cell (Tokyo) 2005; 37: 10: 30-33.

46. Lutau N., Nilsson I., Wadstrom T., Ljungh A. Effect of heparin, fucoidan and other polysaccharides on adhesion of enterohepatic Helicobacter species to murine macrophages. Appl Biochem Biotechnol 2010; 19: 1-18.

47. Back H.I., Kim S.Y., Park S.H., Oh M.R., Kim M.G., Jeon J.Y. et al. Effects of fucoidan supplementation on Helicobacter pylori in humans. FASEB J 2010; 24: 1: Suppl. Ib 347.

48. Lee K.Y., Jeong M.R., Choi S.M., Na S.S., Cha J.D. Synergistic effect of fucoidan with antibiotics against oral pathogenic bacteria. Archives of Oral Biology 2013; 58: 5: 482-492.

49. Pierre G., Sopena V., Juin C., Mastouri A., Graber M., Maugard T. Antibacterial activity of a sulfated galactan extracted from the marine alga Chaetomorpha aerea against Staphylococcus aureus. Biotechnology and Bioprocess Engineering 2011; 16: 5: 937-945.

50. Kim K.H., Eom S.H., Kim H.J., Lee D.S., Nishimiyumukiza O., Kim D. et al. Antifungal and synergistic effects of an ethyl acetate extract of the edible brown seaweed Eisenia bicyclis against Candida species. Fisheries and aquatic sciences 2014; 17: 2: 209-214.

51. Park S.C., Nam J.P., Kim J.H., Kim Y.M., Nah J.W., Jang M.K. Antimicrobial action of water-soluble ß-chitosan against clinical multi-drug resistant bacteria. Int J Mol Sci 2015; 16: 7995-8007.

52. Jothi N., Kunthavai Nachiyar R. Isolation and identification of chitin and chitosan from cuttle bone of Sepia prashadi Winckworth. Int j curr sci 2014; 11: E18-25.

53. Zhong Z., Aotegen B., Xu H., Zhao S. Structure and antimicrobial activities of benzoyl phenyl-thiosemicarbazone-chitosans. Int J Biol Macromol 2012; 50: 4: 1169-1174.

54. Sukmark T., Rachtanapun P., Rachtanapun C., Rachtanapun C. Antimicrobial activity of oligomer and polymer from different sources against foodborne pathogenic bacteria. Natural Science 2011; 45: 4: 636-643.

55. Costa E., Silva S., Tavaria F., Pintado M. Antimicrobial and antibiofilm activity of chitosan on the oral pathogen Candida albicans. Pathogens 2014; 3: 908-919.

56. Carlson R.P., Taffs R., Davison W.M., Stewart P.S. Anti-biofilm properties of chitosan-coated surfaces. J Biomater Sci Polym Ed 2008; 19: 8: 1035-1046.

57. Martinez L.R., Mihu M.R., Tar M., Cordero R.J.B., Han G., Friedman A.J. et al. Demonstration of antibiofilm and antifungal efficacy of chitosan against candidal biofilms, using an in vivo central venous catheter model. J. Infect Dis 2010; 201: 9: 1436-1440.

58. Silva-Dias A., Palmeira-de-Oliveira A., Miranda I.M., Branco J., Cobrado L., Monteiro-Soares M. et al. Anti-biofilm activity of low-molecular weight chitosan hydrogel against Candida species. Med Microbiol Immunol 2014; 203: 1: 25-33.

59. Бондаренко В.М., Рыбальченко О.В., Вербицкая Н.Б., Антонов С.Ф. Воздействие хитозана на ультраструктуру клеток патогенных и условно-патогенных микроорганизмов // Современные перспективы в исследовании хитина и хитозана: Материалы Восьмой Международной конференции. М.: Изд-во ВНИРО 2006; 175-179

60. Kandimalla K.K., Borden E., Omtri R.S, Boyapati S.P., Smith M., Lebby K. et al. Ability of chitosan gels to disrupt bacterial biofilms and their applications in the treatment of bacterial vaginosis. Journal of Pharmaceutical Sciences 2013; 102: 7: 2096-2101


Для цитирования:


Беседнова Н.Н., Макаренкова И.Д., Звягинцева Т.Н., Кузнецова Т.А., Запорожец Т.С. Ингибирующее действие полисахаридов морских гидробионтов на формирование биопленок. Антибиотики и Химиотерапия. 2016;61(9-10):64-73.

For citation:


Besednova N.N., Makarenkova I.D., Zvyagintseva T.N., Kuznetsova T.A., Zaporozhets T.S. Inhibitory Effect of Polysaccharides of Marine Hydrobionts on Biofilm Formation. Antibiotics and Chemotherapy. 2016;61(9-10):64-73. (In Russ.)

Просмотров: 33


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0235-2990 (Print)