Ольга Александровна Полыгач – сотрудница
Уфа
Olga A. Polygach – employee of the branch of JSC «NPO «Microgen» in Ufa «Immunopreparat»
Ufa
Александра Николаевна Дабижева – кандидат медицинских наук, врач аллергологиммунолог
Москва
Alexandra N. Dabizheva – Cand. Sci. (Med.), doctor allergist-immunologist, JSC «NPO «Microgen»
Наталия Николаевна Ворошилова – доктор медицинских наук, профессор
Уфа
Natalia N. Voroshilova – Dr. Sci. (Med.), professor, employee of the branch of «NPO «Microgen» in Ufa «Immunopreparat»
Ufa
Актуальность. Биопленки бактерий, в частности возбудителей гнойно-септических и энтеральных заболеваний, играют большую роль в развитии инфекционного процесса, приводя в 60–70% к его хронической и рецидивирующей формам. Около 60% внутрибольничных инфекций обусловлены бактериальными биопленками. В биопленках сами бактерии составляют лишь 5–35% от всей ее массы, остальная часть – внеклеточный полимерный матрикс, состоящий из экзополисахаридов, ДНК и белков, который препятствует проникновению в биопленки антимикробных препаратов. Резистентность бактерий в биопленках к антибиотикам в 10–1000 раз превышает установленные концентрации для планктонных бактериальных клеток. Отличается проницаемость в биопленки разных антибиотиков. Бактерии P. aeruginosa обладают высокой, а также быстро приобретаемой резистентностью к большинству антибиотиков, а также способностью образовывать биопленки в очагах воспаления.
Цели исследования – сравнительное изучение антибактериальной активности антибиотиков и композиции бактериофагов литических групп КМV-likevirus, PB-1likevirus, N4likevirus и phiKZ-likevirus в отношении планктонных культур клинических и госпитальных штаммов P. aeruginosa;выявление и исследование частоты образования биопленок бактериями P. aeruginosa и превентивного действия на них композиции литических бактериофагов, а также ее способность разрушать бактериальные биопленки.
Материалы и методы. Объектом исследования служили: композиция бактериофагов P. aeruginosa, выделенных из различных источников внешней среды, состоящая из штаммов бактериофагов литических групп КМV (PaUfa -1), PB-1-(PaUfa -4), N4(PaUfa -3, 6, 7) и phiKZ(PaUfa-15)-likevirus, не содержащих гены лекарственной устойчивости, лизогенности и токсигенности, в концентрации 5 х 107 БОЕ/мл, аналогичной концентрации фагов в лечебно-профилактических препаратах бактериофагов и 277 клинических и госпитальных штаммов бактерий P. aeruginosa, выделенных (2016–2017 гг.), в городах Москва, Воронеж, Волгоград, Нижний Новгород, Краснодар, Санкт-Петербург.
Результаты и обсуждение. Изучение чувствительности 277 клинических и госпитальных штаммов бактерий P. aeruginosa к различным группам антибиотиков показало, что она находится в пределах 53,5–80%. Широта спектра антибактериальной активности композиции бактериофагов Р. аeruginosa литических групп КМV (PaUfa -1) , PB-1(PaUfa -4), N4(PaUfa -3, 6, 7) и phiKZ(PaUfa -15) -likevirus планктонных культур госпитальных и клинических штаммов, составляла в среднем 89,97% (от 82 до 100%). Из изученных 42 клинических штаммов бактерий P. aeruginosa 33 штамма (78,6%) образовывали биопленки, у остальных 9 штаммов наблюдалось менее выраженная степень биопленкообразования. После предварительной превентивной обработки композицией бактериофагов биопленки штаммов бактерий P. aeruginosa 64,3% из них не образовывали, у 35,7% штаммов эта способность снижалась на 92,0–96,8%. Композиция литических бактериофагов КМV (PaUfa -1) , PB-1-(PaUfa -4), N4(PaUfa -3, 6, 7) и phiKZ(PaUfa -15)-ikevirus даже при однократной обработке разрушала биопленки различных штаммов P. aeruginosa с деструкцией от 23 до 100%. Высокая, антибактериальная активность (в среднем 89,97%) композиции литических бактериофагов P. aeruginosa КМV -(PaUfa -1) , PB-1-(PaUfa -4), N4-(PaUfa -3, 6, 7) и phiKZ(PaUfa -15)-likevirus в отношении планктонных культур бактерий P. aeruginosa падает в биопленках незначительно (0–77,0%), активность антибиотиков в биопленках снижается в 10–1000 и более раз (снижение проникновения на 90,0–99,9999%).
Вывод. Композиция литических бактериофагов оказывает не только антибактериальное действие на планктонные культуры, и также превентивно действует на формирование бактериальных биопленок и разрушает их. Полученные данные подтверждают целесообразность применения препаратов бактериофагов P. aeruginosa для лечения и профилактики гнойно-септических и энтеральных заболеваний синегнойной этиологии по клиническим и эпидемиологическим показаниям.
Relevance. Biofilms of bacteria, in particular, pathogens of purulent-septic and enteral diseases, play an important role in the development of the infectious process, resulting in 60–70% of its chronic and recurrent forms. About 60% of nosocomial infections are caused by bacterial biofilms. In biofilms, the bacteria themselves make up only 5–35% of its total mass, the rest is an extracellular polymer matrix consisting of exopolysaccharides, DNA and proteins, which prevents the penetration of antimicrobial agents into biofilms. Resistance of bacteria in biofilms to antibiotics is 10–1000 times higher than the established concentrations for planktonic bacterial cells. The permeability in biofilms of different antibiotics differs. Bacteria P. aeruginosa have a high, as well as rapidly acquired resistance to most antibiotics, as well as the ability to form biofilms in the foci of inflammation.
Goal of the study are a comparative study of the antibacterial activity of antibiotics and the bacteriophage composition of lytic groups of KMV-likevirus, PB-1 likevirus, N4-likevirus and phiKZ-likevirus against plankton cultures of clinical and hospital strains of P. aeruginosa, detection and study of the frequency of biofilm formation by bacteria P. aeruginosa and the preventive action of lytic bacteriophage compositions on them, as well as its ability to destroy bacterial biofilms.
Materials and methods. The object of the study was the composition of bacteriophages of P. aeruginosa isolated from various sources of the external environment consisting of strains of bacteriophages of lytic groups KMV (PaUfa-1), PB-1(PaUfa-4), N4(PaUfa -3, 6, 7) and phiKZ(PaUfa-15)-like viruses, which do not contain genes for drug resistance, lysogenicity and toxigenicity, at a concentration of 5 x 107 PFU/ ml, analogous to phage concentration in therapeutic and prophylactic preparations of bacteriophages and 277 clinical and hospital strains of P. aeruginosa bacteria, allocated (2016-2017), in the cities of Moscow, Voronezh, Volgograd, Nizhny Novgorod, Krasnodar, St. Petersburg.
Results and discussion. A study of the sensitivity of 277 clinical and hospital strains of P. aeruginosa bacteria to various groups of antibiotics showed that it is within the range of 53.5–80%. The width of the spectrum of antibacterial activity of the composition of bacteriophages of P. aeruginosa lytic groups CMV (PaUfa -1), PB-1(PaUfa -4), N4(PaUfa -3, 6, 7) and phiKZ(PaUfa -15)-likevirus planktonic cultures of hospital and clinical strains, was 89.97% (from 82 to 100%). Of the 42 clinical strains of P. aeruginosa bacteria, 33 strains (78.6%) formed biofilms, the remaining 9 strains showed less pronounced biofilm formation. After preliminary preventive treatment with a composition of bacteriophages of biofilm of strains of P. aeruginosa bacteria, 64.3% of them did not form of biofilm, in 35.7% of strains this ability decreased by 92.0–96.8%. The composition of the lytic bacteriophages KMV (PaUfa-1), PB-1(PaUfa-4), N4(PaUfa-3, 6, 7) and phiKZ(PaUfa-15)-ikevirus, even in a single treatment, destroyed biofilms of various strains P. aeruginosa with destruction from 23 to 100%. High antibacterial activity (an average of 89.97%) of the composition of the lytic bacteriophages P. aeruginosa KMV(PaUfa-1), PB-1(PaUfa-4), N4(PaUfa-3, 6, 7) and phiKZ(PaUfa-15)-like virus in the plankton cultures of P. aeruginosa bacteria falls insignificantly in biofilms (0–77.0%), the activity of antibiotics in biofilms is reduced by 10–1000 or more (decrease in penetration by 90.0–99,9999%).
The authors declare that there are no conflicts of interest present.