Биоплёнки антибиотикорезистентных Propionibacterium acnes и их чувствительность к антибактериальным пептидам стафилококков

Работа посвящена изучению биологических свойств антибиотикорезистентных бактерий Propionibacterium acnes и их чувствительности к антибактериальным катионным пептидам варнерину и хоминину. Селекционным путём получены устойчивые к рифампицину и тетрациклину штаммы P.acnes VKM Ac-1450. С помощью диско-диффузионного метода показано, что приобретение устойчивости к данным антибиотикам сопровождается снижением чувствительности бактерий к ряду других антибактериальных препаратов. В результате определения минимальных подавляющих концентраций катионных пептидов установлено, что чувствительность антибиотикоустойчивых штаммов P.acnes к варнерину и хоминину сохраняется на уровне чувствительности родительского штамма. Антибиотикорезистентные бактерии проявляют более выраженную способность к адгезии и биоплёнкообразованию по сравнению с бактериями родительского штамма, однако формирование биоплёнок может быть эффективно подавлено стафилококкцинами. Анализ кривых интенсивности образования биоплёнок P.acnes от содержания пептидов в среде позволил установить концентрации, вызывающие торможение роста биоплёнок на 50%. Несмотря на то, что полученные значения в 5-12 раз больше, чем значения МПК для планктонной культуры P.acnes, стафилококкцины представляют собой перспективные препараты для борьбы с инфекциями, вызванными пропионовыми бактериями.

антибиотикорезистентность, рифампицин, тетрациклин, биоплёнки, адгезия, антибактериальные пептиды, стафилококкцины

1. Laxminarayan R., Duse A., Wattal C. et al. Antibiotic resistance-the need for global solutions. Lancet Infect Dis 2013; 13: 1057-1098.

2. Walsh T.R., Efthimiou J., Dréno B. Systematic review of antibiotic resistance in acne: An increasing topical and oral threat. Lancet Infect Dis 2016; 16: e23-33.

3. Sousa D., Justo I., Dominguez A. et al. Community-acquired pneumonia in immunocompromised older patients: incidence, causative organisms and outcome. Clin Microbiol Infect 2013; 19: 187-192.

4. Harder J., Tsuruta D., Murakami M., Kurokawa I. What is the role of antimicrobial peptides (AMP) in acne vulgaris? Exp Dermatol 2013; 22: 386-391.

5. Furustrand Tafin U, Corvec S., Betrisey B., Zimmerli W., Trampuz A. Role of rifampin against Propionibacterium acnes biofilm in vitro and in an experimental foreign-body infection model. Antimicrob Agents Chemother 2012; 56: 1885-1891.

6. Oprica C., Nord C.E, Kalenic S. et al. European surveillance study on the antibiotic susceptibility of Propionibacterium acnes. Clin Microbiol Infect 2005; 11: 204-213.

7. Vergidis P., Rouse M.S., Euba G. et al. Treatment with linezolid or vancomycin in combination with rifampin is effective in an animal model of methicillin-resistant Staphylococcus aureus foreign body osteomyelitis. Antimicrob Agents Chemother 2011; 55 (3): 1182-1186.

8. Soderquist B, Holmberg A., Unemo M. Propionibacterium acnes as an etiological agent of arthroplastic and osteosynthetic infections-two cases with specific clinical presentation including formation of draining fistulae. Anaerobe 2010; 16: 304-306.

9. Guarna M., Coulson R., Rubinchik E. Anti-inflammatory activity of cationic peptides: application to the treatment of acne vulgaris. FEMS Microbiol Lett 2006; 257: 1-6.

10. Popovic S., Urban E., Lukic M., Conlon J.M. Peptides with antimicrobial and anti-inflammatory activities that have therapeutic potential for treatment of acne vulgaris. Peptides 2012; 34 (2): 275-282.

11. Kang B.S, Seo J.-G, Lee G.-S. et al. Antimicrobial activity of enterocins from Enterococcus faecalis SL-5 against Propionibacterium acnes, the causative agent in acne vulgaris, and its therapeutic effect. J Microbiol 2009; 47 (1): 101-109.

12. Furustrand Tafin U, Trampuz A., Corvec S. In vitro emergence of rifampicin resistance in Propionibacterium acnes and molecular characterization of mutations in the rpoB gene. J Antimicrob Chemother 2013; 68: 523-528.

13. Методические указания МУК 4.2.1890-04 «Определение чувствительности микроорганизмов к антибактериальным препаратам». 2004.

14. Ерошенко Д.В., Коробов В.П. Сравнительный анализ формирования и разрушения биоплёнок PIA-отрицательных бактерий Staphylococcus epidermidis под действием гидролитических факторов. Вестник ТГУ Биология. - 2015. - № 1. - С. 28-36.

15. Rosenberg M., Gutnick D., Rosenberg E. Adherence of bacteria to hydrocarbons: A simple method for measuring cell-surface hydrophobicity. FEMS Microbiol Lett 1980; 9: 29-33.

16. Коробов В.П., Лемкина Л.М., Полюдова Т.В. Антибактериальный пептид хоминин klp-1 широкого спектра действия. Патент РФ № 2528055. - 2014

17. Коробов В.П., Лемкина Л.М., Полюдова Т.В., Акименко В.К. Выделение и характеристика нового низкомолекулярного антибактериального пептида семейства лантибиотиков. Микробиология. - 2010. - Т. 79. - № 2. - С. 228-238

18. CLSI. Performance standards for antimicrobial susceptibility testing; twenty-second informational supplement. CLSI document M100-S22. Wayne, PA: Clinical and Laboratory Standards Institute; 2012.

19. Stepanovic S., Vukovic D., Hola V. et al. Quantification of biofilm in microtiter plates: overview of testing conditions and practical recommendations for assessment of biofilm production by staphylococci. APMIS 2007; 115: 891-899.

20. Rautenbach M., Gerstner G.D., Vlok N.M., Kulenkampff J., Westerhoff H.V. Analyses of dose-response curves to compare the antimicrobial activity of model cationic α-helical peptides highlights the necessity for a minimum of two activity parameters. Anal Biochem 2006; 350: 81-90.

21. Коробов В.П., Полюдова Т.В., Лемкина Л.М. Изучение биологических свойств антибиотикорезистентных бактерий Staphylococcus epidermidis 33 и их чувствительности к варнерину. Вестник ПГУ Биология. - 2015. - № 1. - С. 5-14.

22. Kumar R., Malik J.K. Some pharmacokinetic parameters and dosage regimens for a long-acting formulation of oxytetracycline in 6- to 8-month-old male calves. Vet Res Commun 1998; 22 (8): 533-544.

23. Shimomura H., Andachi S., Aono T. et al. Serum concentrations of clarithromycin and rifampicin in pulmonary Mycobacterium avium complex disease: long-term changes due to drug interactions and their association with clinical outcomes. J Pharm Health Care Sci 2015; 1: 32.

24. Селизарова Н.О. Антибиотики, нарушающие синтез макромолекул. Обзоры по клинич. фармакол. и лек. терапии. - 2003. - Т. 2. - № 1. - С. 70-78.

25. Ковалевская Н.П. Интегративные коньюгативные элементы: эволюция микробной резистентности к антибиотикам. Фундаментальные исследования. - 2015. - № 1. - С. 284-289

26. Ishiguro R., Yokoyama Y., Maeda H., Shimamura A., Kameyama K., Hiramatsu K. Modes of conformational changes of proteins adsorbed on a planar hydrophobic polymer surface reflecting their adsorption behaviors. J Colloid Interface Sci 2005; 290: 91-101.

27. Crosby A.H., Schlievert M.P., Merriman J.A., King J.M., Salgado-Pabon W., Horswill A.R. The Staphylococcus aureus global regulator MgrA modulates clumping and virulence by controlling surface protein expression. PLoS Pathog 2016; 12 (5): e1005604.

28. Ding Y., Onodera Y., Lee J.C., Hooper D.C. NorB, an efflux pump in Staphylococcus aureus strain MW2, contributes to bacterial fitness in abscesses. J Bacteriol 2008; 190 (21): 7123-9.

29. Heilmann C., Hussain M., Peters G. et al. Evidence for autolysin-mediated primary attachment of Staphylococcus epidermidis to a polystyrene surface. Mol Microbiol 1997; 24: 1013-1024.

30. Qin Z., Ou Y., Yang L. et al. Role of autolysin-mediated DNA release in biofilm formation of Staphylococcus epidermidis. Microbiol 2007; 153: 2083-2092.

31. Полюдова Т.В., Коробов В.П., Зидина Н.М. Сравнительный анализ формирования биоплёнок бактериями Propionibacterium acnes Ac-1450 на нативных и обработанных катионными пептидами поверхностях полистирола. Российский иммунологический журнал. Тематический выпуск, приуроченный к Пермскому научному форуму. - 2015. - Т. 9. - № 2. - С. 661-663.

32. Christensen G.J.M., Scholz C.F.P., Enghild J. et al. Antagonism between Staphylococcus epidermidis and Propionibacterium acnes and its genomic basis. BMC Genomics 2016;17:152

33. Полюдова Т.В., Лемкина Л.М., Лихацкая Г.Н., Коробов В.П.Оптимизация условий получения и моделирование 3Б-структуры нового антибактериального пептида семейства лантибиотиков. Приклад биохим и микробиол. - 2017. - Т. 53. - № 1. - С. 47-54