ДЕЙСТВИЕ ПРОЛИН-БОГАТЫХ ПЕПТИДОВ ВРОЖДЕННОГО ИММУНИТЕТА НА АНТИБИОТИКОУСТОЙЧИВЫЕ ШТАММЫ БАКТЕРИЙ

Резистентность патогенных микроорганизмов к применяемым в медицине антибиотикам в последние годы стремительно растет, повышается смертность от внутрибольничных инфекций. Поэтому поиск новых лекарственных средств для борьбы с антибиотикоустойчивыми бактериями является одной из первоочередных задач биомедицины. Есть все основания считать, что природные соединения, содержащиеся в защитных клетках человека и животных, могут послужить прототипами принципиально новых антибиотических препаратов. К таким соединениям относятся антимикробные пептиды врожденного иммунитета, в частности группа пролин-богатых пептидов. Целью данной работы явилось исследование антимикробной активности пролин-богатых пептидов семейства бактенецинов в отношении ряда клинических изолятов антибиотикоустойчивых грамотрицательных бактерий. Объектами исследования послужили бактенецины, обнаруженные ранее в лейкоцитах домашней козы Capra hircus: ChBac3.4, ChBac5, miniChBac7.5Nα, miniChBac7.5Nβ. Установлено, что химически синтезированные нами аналоги этих пептидов проявляют выраженную антимикробную активность в отношении Escherichia coli и Acinetobacter baumannii (минимальные ингибирующие концентрации (МИК), определенные методом серийных разведений в жидкой питательной среде, находились в пределах 1-4 мкМ) и в несколько меньшей степени в отношении Pseudomonas aeruginosa и Klebsiella pneumoniae (МИК – 2-16 мкМ) in vitro. Показано, что антибактериальная активность пептидов может повышаться при их совместном использовании с антибиотиками, применяемыми в медицине. Выявлен синергический эффект при действии бактенецина mini-ChBac7.5Nα в комбинации с амикацином на E. coli (минимальный индекс фракционной ингибирующей концентрации (иФИК) – 0,375), A. baumannii (иФИК 0,5) и K. pneumoniae (иФИК – 0,325), а также с офлоксацином – на K. pneumoniae (иФИК – 0,5). Важной характеристикой исследуемых пептидов является отсутствие у этих соединений гемолитической активности в отношении эритроцитов человека при применении их в концентрациях, в несколько раз превышающих антимикробные. Полученные данные свидетельствуют о перспективности дальнейшего исследования рассматриваемых пролин-богатых пептидов и их структурных модификаций для разработки на основе этих соединений новых комбинированных лекарственных средств для борьбы с антибиотикоустойчивыми микроорганизмами: различных препаратов местного применения, компонентов изделий медицинского назначения, в частности венозных катетеров, стентов, а также раневых покрытий.

1. Жаркова М.С., Орлов Д.С., Коряков В.Н., Шамова О.В. Антимикробные пептиды млекопитающих: классификация, биологическая роль, перспективы практического применения // Вестник СПбГУ. Сер. 3, 2014. Вып. 1. C. 98-114. [Zharkova M.S., Orlov D.S., Kokryakov V.N., Shamova O.V. Mammalian antimicrobial peptides: classification, biological role, perspectives of practical use. Vestnik SPbGU. = Bulletin of St. Petersburg State University. Biology, 2014, Iss. 1, pp. 98-114. (In Russ.)]

2. Кудряшов Б.А., Ляпина Л.А., Мазинг Ю.А. Кокряков В.Н., Кондашевская М.В., Шамова О.В. Действие дефенсина на процесс заживления асептической кожной раны и на проницаемость кровеносных сосудов // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины, 1990. Т. 59, № 4. С. 391-393. [Kudriashov B.A., Kondashevskaia M.V., Liapina L.A., Kokriakov V.N., Mazing Yu.A., Shamova O.V. Effect of defensin on the process of healing of aseptic skin wound and on the permeability of blood vessels. Byulleten eksperimentalnoy biologii i meditsiny = Bulletin of Experimental Biology and Medicine, 1990, Vol. 59, Iss. 4, pp. 391-393. (In Russ.)]

3. Черныш С.И., Гордя Н.А. Антимикробное вещество // Патент РФ 2447896. Заявка: 2010146289/15,

4. 11.2010. Опубликовано: 20.04.2012. Бюл. № 11. 27 с. [Chernysh S.I., Gordya N.A. Antimicrobial substance. Patent of the Russian Federation 2447896. Application: 2010146289/15, 15.11.2010]. Published: 20.04.2012. Bulletin No. 11. 27 p.

5. Шамова О.В., Орлов Д.С., Жаркова М.С., Баландин С.В., Ямщикова Е.В., Кнаппе Д., Хоффманн Р., Кокряков В.Н., Овчинникова Т.В. Минибактенецины ChBac7.5N-альфа и ChBac7.5N-бета – антимикробные пептиды из лейкоцитов козы Capra hircus // Acta Naturae, 2016. Т. 8, № 3 (30). С. 108-118. [Shamova O.V., Orlov D.S., Zharkova M.S., Balandin S.V., Yamschikova E.V., Knappe D., Hoffmann R., Kokryakov V.N., Ovchinnikova T.V. Minibactenecins ChBac7.Nα and ChBac7.Nβ – antimicrobial peptides from leukocytes of the goat Capra hircus. Acta Naturae, 2016, Vol. 8, no. 3 (30), pp. 136-146.

6. Antibacterial peptide protocols. in: Methods in Molecular Biology, Vol. 78, 1997. Ed. Shafer W., Totowa, N.J.: Humana Press Inc., 1997. 259 p.

7. Benincasa M., Scocchi M., Podda E., Skerlavaj B., Dolzani L., Gennaro R. Antimicrobial activity of Bac7 fragments against drug-resistant clinical isolates. Peptides, 2004, Vol. 25, Iss. 12, pp. 2055-2061.

8. Chan Y., Gallo R. PR-39, a syndecan-inducing antimicrobial peptide, binds and affects p130(Cas). J. Biol. Chem., 1998, Vol. 273, pp. 28978-28985.

9. Kokryakov V.N., Harvig S.S.L., Panyutich E.A., Shevchenko A.A., Aleshina G.V., Shamova O.V., Korneva E.A., Lehrer R.I. Protegrins: leukocyte antimicrobial peptides that combine features of corticostatic defensins and tachyplesins. FEBS Letters, 1993, Vol. 327, Iss. 2, pp. 231-236.

10. Mansour S.C., Pena O.M., Hancock R.E. Host defense peptides: front-line immunomodulators. Trends Immunol., 2014, Vol. 35, Iss. 9, pp. 443-450.

11. Mardirossian M., Grzela R., Giglione C., Meinnel T., Gennaro R., Mergaert P., Scocchi M. The host antimicrobial peptide Bac7 1-35 binds to bacterial ribosomal proteins and inhibits protein synthesis. Chem. Biol., 2014, Vol. 21, Iss. 12, pp. 1639-1647.

12. Ostorhazi E., Holub M.C., Rozgonyi F., Harmos F., Cassone M., Wade J.D., Otvos L.Jr. Broad-spectrum antimicrobial efficacy of peptide A3-APO in mouse models of multidrug-resistant wound and lung infections cannot be explained by in vitro activity against the pathogens involved. Int. J. Antimicrob. Agents, 2011, Vol. 3, Iss. 5, pp. 480-484.

13. Otvos L. Jr. Antibacterial peptides isolated from insects. J. Pept. Sci., 2000, Vol. 6, Iss. 10, pp. 497-511.

14. Scocchi M., Tossi A., Gennaro R. Proline-rich antimicrobial peptides: converging to a non-lytic mechanism of action. Cell. Mol. Life Sci., 2011, Vol. 68, Iss.13, pp. 2317-2330.

15. Shamova O.V., Brogden K.A., Zhao C., Nguen T., Turner J., Kokryakov V.N., Lehrer R.I. Purification and properties of proline-rich antimicrobial peptides from sheep and goat leukocytes. Infection and Immunity, 1999, Vol. 67, no. 8, pp. 4106-4111.

16. Shamova O., Orlov D., Stegemann C., Czihal P., Hoffmann R., Brogden K., Kolodkin N., Sakuta G., Tossi A., Sahl H.-G., Kokryakov V., Lehrer R.I. ChBac3.4: A novel proline-rich antimicrobial peptide from goat leukocytes. International Journal of Peptide Research and Therapeutics, 2009, Vol. 15, Iss. 1, pp. 31-35.