Фотодинамическая инактивация как перспективный метод борьбы с резистентными штаммами стафилококков

Актуальность. Разработка противомикробных препаратов и альтернативных методов, технологий и средств профилактики, диагностики и лечения инфекционных заболеваний человека, вызванных антибиотикорезистентными микроорганизмами, является одной из приоритетных задач обеспечения биологической безопасности страны. Цель. Оценить бактерицидную активность тетрапиррольных макрогетероциклов (порфиринов) при разной длительности облучения светом по отношению к стафилококкам, in vitro. Материалы и методы. Исследуемые штаммы микроорганизмов: музейные штаммы микроорганизмов S. aureus ATCC 29213, S. epidermidis ATCC 14990 и антибиотикорезистентные штаммы бактерий рода Staphylococcus (n = 18), выделенные из клинического биоматериала и с объектов окружающей среды в медицинской организации. Исследуемые фотосенсибилизаторы: соединения водорастворимых несимметрично замещенных порфиринов, содержащих на периферии порфиринового цикла гетероциклические фрагменты (остатки бензоксазола, N-метилбензимидазола и бензотиазола). Результаты и обсуждение. Активность всех трех соединений порфиринов по отношению к музейным штаммам стафилококков и 77,8% клинических антибиотикорезистентных штаммов (n=14, 95% ДИ [20,1–97,5] оказалась максимальной (полный лизис) уже после 10 минут облучения. Выводы. Протестированные тетрапиррольные макрогетероциклы (порфирины) проявляют бактерицидную активность в отношении музейных и клинических штаммов стафилококков с разным уровнем резистентности к антибиотикам, что определяет их перспективы применения как противомикробных лекарственных препаратов.

1. European Centre for Disease Prevention and Control. Antimicrobial consumption in the EU/EEA (ESAC-Net) -Annual Epidemiological Report 2022. Stockholm: ECDC; 2023. https://www.ecdc.europa.eu/sites/default/files/documents/AER-antimicrobial-consumption.pdf.

2. Global antimicrobial resistance surveillance system (GLASS) report: early implementation 2016-2017. Geneva: World Health Organization; 2017. Licence: CC BY-NC-SA 3.0 IGO.

3. Карпов О. Э., Гусаров В. Г., Камышова Д. А. и др. Оценка эффективности применения стратегии сдерживания антибиотикорезистентности: результаты десятилетнего исследования в многопрофильном стационаре. Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. 2023 Т. 25, №3. С. 283–295.

4. Распоряжение Правительства Российской Федерации от 25 сентября 2017 года N 2045-р «Об утверждении «Стратегии предупреждения распространения антимикробной резистентности в Российской Федерации на период до 2030 года».

5. Meerovich G., Akhlyustina E., Romanishkin I., et al. Photodynamic inactivation of bacteria: Why it is not enough to excite a photosensitizer. Photodiagnosis Photodyn Ther. 2023 Vol. 44. 103853.

6. Rapacka-Zdończyk A., Woźniak A., Michalska K., et al. Factors Determining the Susceptibility of Bacteria to Antibacterial Photodynamic Inactivation. Front Med (Lausanne). 2021 Vol.12, N8. 642609.

7. Wozniak A., Grinholc M. Combined Antimicrobial Activity of Photodynamic Inactivation and Antimicrobials-State of the Art. Front Microbiol. 2018 Vol.8. N9. P. 930.

8. Kharkwal G., Sharma S., Huang Y., et al. Photodynamic therapy for infections: clinical applications. Lasers Surg Med. 2011 Vol. 43, N7. P.755–767.

9. Кувшинов А.В., Наумович С.А. Основные механизмы фотодинамической терапии. Современная стоматология. 2012 Т. 54, №1. С. 18–21.

10. Pérez C, Zúñiga T, Palavecino C. Photodynamic therapy for treatment of Staphylococcus aureus infections. Photodiagnosis Photodyn Ther. 2021 Vol. 34. P.102285.

11. Rkein A., Ozog D. Photodynamic therapy. Dermatol Clin. 2014 Vol. 32, N3. P. 415–425.

12. Sułek A., Pucelik B., Kobielusz M., et al. Photodynamic inactivation of bacteria with porphyrin derivatives: effect of charge, lipophilicity, ROS generation, and cellular uptake on their biological activity in vitro. Int J Mol Sci. 2020 Vol.21. P.8716.

13. Раджабов А.А., Дербенев В.А., Исмаилов Г.И., и др. Антибактериальная фотодинамическая терапия гнойных ран мягких тканей. Лазерная медицина. 2017 Т. 21, №2. С. 46–49.

14. Dabrowski J. Reactive oxygen species in photodynamic therapy: mechanisms of their generation and potentiation. Adv. Inorg. Chem. 2017 Vol. 70. P. 343–394.

15. Kustov A., Morshnev Ph., Kukushkina N., et al. The effect of molecular structure of chlorin photosensitizers on photo-bleaching of 1,3-diphenylisobenzofuran—the possible evidence of iodine reactive species formation. Comptes Rendus Chimie. 2022 Vol.25. P.97.

16. Lebedeva NS, Gubarev YA, Koifman MO, et al. The Application of Porphyrins and Their Analogues for Inactivation of Viruses. Molecules. 2020 Vol. 25, N19. P. 4368.

17. Киселев А. Н., Лебедев М. А., Сырбу С. А. и др. Синтез и исследование водорастворимых несимметричных катионных порфиринов как потенциальных фотоинактиваторов патогенов. Известия Академии наук. Серия химическая. 2022 Т. 71, № 12. С. 2691–2700.

18. Рекомендации. Определение чувствительности микроорганизмов к антимикробным препаратам. Версия 2021–01. Межрегиональная ассоциация по клинической микробиологии и антимикробной химиотерапии. М.: 2021. https://www.antibiotic.ru/files/321/clrec-dsma2021.pdf. Ссылка активна на 01.04.2024.

19. Асланов Б. И., Зуева Л. П., Пунченко О. Е. и др. Рациональное применение бактериофагов в лечебной и противоэпидемической практике. Методические рекомендации. Москва, 2022. 32 с.