Совместное действие катионных пептидов протегринов и антисептиков на биопленки, сформированные грамположительными и грамотрицательными бактериями

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

В мире наблюдается рост хронических заболеваний, вызванных микроорганизмами. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) в 2024 г. представила обновленный перечень приоритетных бактерий [1]. Это обновление вызвано растущей проблемой устойчивости к противомикробным препаратам, которая снижает эффективность существующих методов лечения и представляет серьезную угрозу для мирового здравоохранения. В современной микробиологии принято считать, что большинство микроорганизмов в природных или искусственных средах образуют структурированные сообщества, которые называются биопленками. Биопленка – это сообщество микробных клеток, заключенных во внешнюю матрицу, состоящую из полисахаридов, белков, гликопротеинов, гликолипидов, ДНК, и разделенных сложной сетью водных каналов, прикрепленных к естественным или искусственным поверхностям. Матрица биопленки защищает микроорганизмы от антимикробных агентов и иммунного ответа хозяина, что затрудняет терапию инфекций [2]. Типы взаимодействий, включая синергизм или антагонизм, способствуют сложному балансу между членами сообщества. Установлено, что резистентность возбудителей в составе биопленки многократно возрастает по сравнению с планктонными формами, что требует изучения альтернативных терапевтических стратегий [3]. В последние годы появляется все больше работ, описывающих антибиопленочную активность природных пептидов, являющихся компонентами иммунных, а также эпителиальных клеток живых организмов [4].

Антимикробные пептиды (АМП) представляют собой многообещающее решение, которое способно заменить традиционные антибиотики в борьбе с образованием биопленок. АМП – это небольшие молекулы, вырабатываемые как часть врожденного иммунного ответа и проявляющие широкий спектр антимикробной активности [5]. Они могут разрушать клеточные стенки микроорганизмов посредством различных механизмов, что приводит к лизису и гибели клеток. В основном АМП имеют положительный заряд (катионные АМП), соответственно, повреждение происходит из-за их взаимодействия с отрицательно заряженными бактериальными мембранами, которые отличаются от мембран клеток-хозяев [6]. На сегодняшний день в базе данных АМП (DRAMP) [7] и APD3 [8] зарегистрировано 5099 пептидов, включая 3306 природных из шести царств жизни: 410 бактериоцинов из бактерий, 5 – из архей, 8 – из простейших, 29 – из грибов, 268 – из растений и 2580 – из животных, а также 1299 синтетических. Хотя АМП были открыты в прошлом веке, только несколько пептидных антибиотиков, такие как ванкомицин, даптомицин, полимиксин и тейкопланин, были одобрены для клинического использования. Широкое применение АМП остается существенно ограниченным из-за таких проблем, как токсичность, недостаточная стабильность и производственные затраты [9]. АМП влияют на формирование или деградацию биопленки, из-за малого размера способны проникать внутрь микробного сообщества, воздействия на мембрану микроорганизмов и различные внутриклеточные мишени, а также способствуют модуляции иммунной системы хозяина, усиливая ответ организма на структуры биопленки [10]. Исследовательские работы предлагают использование АМП в сочетании с коммерческими антибиотиками в качестве терапевтической стратегии против антибиотикорезистентности. Синергизм АМП–антибиотик оправдан, так как механизм действия АМП в большинстве случаев заключается в достижении бактериальной мембраны, ее дестабилизации или образовании пор, что способствует проникновению антибиотиков внутрь бактерии, которые, в свою очередь, могут ингибировать репликацию или транскрипцию ДНК или синтез клеточной стенки [11]. В современной литературе несколько десятков работ подтверждают данный эффект синергии [12]. Что касается другой широко используемой стратегии борьбы с антибиотикорезистентностью и биопленкообразованием – применения антисептиков (например, в гинекологии, урологии, стоматологии, хирургии и т.д.), то исследований сочетания их вместе с АМП крайне мало [13]. Именно поэтому данная стратегия представляет научный и практический интерес. Выявление комбинаций, где будет наблюдаться синергическое или аддитивное действие на жизнеспособность бактерий в составе биопленок in vitro, позволит подобрать оптимальную терапевтическую схему (например, при лечении инфекционных заболеваний мочеполовой системы, связанных с образованием биопленок), при которой удастся снизить побочные эффекты, наблюдаемые при длительном применении антисептиков, а также уменьшить их концентрацию. Одними из наиболее изученных и подходящих для исследуемых целей АМП являются положительно заряженные протегрины, состоящие из 16–18 аминокислот, содержащиеся в лейкоцитах свиней [14]. Протегрины способны образовывать тороидальные поры в мембранных бислоях. Благодаря этому они эффективны против различных видов бактерий, включая грамположительные и грам­отрицательные, а также против грибов [15]. Более того, учитывая относительно небольшую длину аминокислотной последовательности протегрина-1 (ПГ-1) (RGGRLCYCRRRFCVCVGR-NH2) и протегрина-2 (ПГ-2) (RGGRLCYCRRRFCICV-NH2), ...

Владимирова Е.В., Сухарева М.С., Тапильская Н.И., Комлев А.С., Климов Н.А., Орлов Д.С., Шамова О.В., Яковлев А.А.