ВПЛИВ СУБІНГІБУЮЧИХ КОНЦЕНТРАЦІЙ ЕТИЛМЕТИЛГІДРОКСИПІРИДИНУ СУКЦИНАТУ НА БІОПЛІВКИ МІКРООРГАНІЗМІВ

Важнича О. М., Балюк О. Є., Боброва Н. О., Бойко І. О.

МІКРОБІОЛОГІЯ

Наукова стаття

Біоплівкові мікроорганізми спричиняють близько 80% хронічних інфекцій, що призводить до підвищення рівня захворюваності, збільшення випадків госпіталізації і зростання витрат на медичне обслуговування. Біоплівки також можуть розвиватися на абіотичних поверхнях, включаючи ортопедичні протези, стенти та катетери. Антибіотики не достатньо ефективні для лікування інфекцій, пов’язаних з біоплівкою, і пошук антибіоплівкових агентів ведеться серед інших класів сполук, зокрема серед антиоксидантів, до яких належить відомий препарат етилметилгідроксипіридину сукцинат (мексидол). Мета дослідження – визначити вплив мексидолу на формування біоплівок тест-штамами мікроорганізмів. Використано клінічні штами бактерій (E. сoli 311, P. aeruginosa 449, S. aureus 222) та грибів (C. albicans 1486). Антимікробну активність мексидолу визначали методом серійних розведень у рідких поживних середовищах у діапазоні концентрацій 1,5-200 мкг/мл. Визначення здатності мікроорганізмів до плівкоутворення проводили за відомою методикою O’Toole. Ступінь інтенсивності утворення біоплівки визначали, як описано Stepanovic S. et al. Потенційну антибіоплівкову активність мексидолу досліджували у концентраціях 5-200 мкг/мл. Статистичну обробку результатів проводили з використанням критерію Ньюмена-Кейлса за допомогою програм «StatSoft Statistica 6.0». Показано, що для планктонних форм E. coli, P. aeruginosa, S. aureus та C. albicans мінімальна інгібуюча концентрація мексидолу більша 200 мкг/мл. E. Coli 311, P. aeruginosa 449 виявляють сильну здатність до плівкоутворення, S. aureus 222 – середню. C. albicans 1486 не адгезуються до абіотичної поверхні і надалі не використовувалися. Встановлено, що мексидол посилює плівкоутворення E. coli 311, збільшуючи біомасу біоплівок на 12–15%. Препарат збільшує біомасу біоплівок P. aeruginosa на 33–110% проти контролю, що найбільш виразне за мінімальної концентрації препарату. Мексидол також стимулює плівкоутворення S. aureus 222 у 2,1-2,7 разу порівняно з контролем. Отже, за дії препарату у субінгібуючих концентраціях відмічена стимуляція плівкоутворення грамнегативними (E. сoli 311, P. Aeruginosa 449) та грампозитивними бактеріями (S. aureus 222). Виявлена здатність мексидолу стимулювати плівкоутворення потребує подальших досліджень, щоб оцінити доцільність його застосування в комплексній терапії гнійно-запальних захворювань.

етилметилгідроксипіридину сукцинат, мексидол, мікроорганізми, клінічні штами, біоплівкa.

1. Kostakioti M, Hadjifrangiskou M, Hultgren SJ. Bacterial biofilms: development, dispersal, and therapeutic strategies in the dawn of the postantibiotic era. Cold Spring Harb Perspect Med. 2013 Apr;3(4):a010306. DOI: 10.1101/cshperspect.a010306.
2. Kaplan JB. Antibiotic-induced biofilm formation. Int J Artif Organs. 2011 Sep;34(9):737-51. DOI: 10.5301/ijao.5000027.
3. Chimileski S, Franklin MJ, Papke RT. Biofilms formed by the archaeon Haloferax volcanii exhibit cellular differentiation and social motility, and facilitate horizontal gene transfer. BMC Biology. 2014 Aug;12:65. DOI: 10.1186/s12915-014-0065-5.
4. Magana M, Sereti C, Ioannidis A, Mitchell CA, Ball AR, Magiorkinis E, et al. Options and limitations in clinical investigation of bacterial biofilms. Clin Microbiol Rev. 2018 Jul;31(3):e00084-16. DOI: 10.1128/CMR.00084-16.
5. Yan J, Bassler BL. Surviving as a community: antibiotic tolerance and persistence in bacterial biofilms. Cell Host Microbe. 2019 Jul;26(1):15- 21. DOI: 10.1016/j.chom.2019.06.002.
6. Sharma D, Misba L, Khan AU. Antibiotics versus biofilm: an emerging battleground in microbial communities. Antimicrob Resist Infect Control . 2019 May 16;8:76. DOI: 10.1186/s13756-019-0533-3.
7. Roy R, Tiwari M, Donelli G, Virulence VT. Strategies for combating bacterial biofilms: a focus on anti-biofilm agents and their mechanisms of action. Virulence. 2018 Jan;9(1):522-54. DOI: 10.1080/21505594.2017. 1313372.
8. Hrynchuk NI, Vrynchanu NO, Bukhtiarova TA, Dudikova DM, Korotkyi YuV, Bondarenko LB. Antybioplivkova diia pokhidnoho adamantana shchodo Staphylococcus aureus. Mikrobiol. Z. 2021;83(1):58-67. DOI: 10.15407/microbiolj83.01.058. [in Ukrainian].
9. Francolini I, Piozzi A. Role of antioxidant molecules and polymers in prevention of bacterial growth and biofilm formation. Curr Med Chem. 2020;27(29):4882-904. DOI: 10.2174/0929867326666190409120409.
10. Dinicola S, De Grazia S, Carlomagno G, Pintucci JP. N-acetylcysteine as powerful molecule to destroy bacterial biofilms. A systematic review. Eur Rev Med Pharmacol Sci. 2014 Oct;18(19):2942-8.
11. Memariani H, Memariani M, Ghasemian A. An overview on anti-biofilm properties of quercetin against bacterial pathogens. World J Microbiol Biotechnol. 2019 Sep;35(9):143. DOI: 10.1007/s11274-019-2719-5.
12. Voronina TA, Ivanova EA. Kombinirovannoe primenenie meksidola s izvestnyimi lekarstvennyimi sredstvami. Zhurnal nevrologii i psihiatrii. 2019;4:115-124. DOI: 10.17116/jnevro2019119041115. [in Russian].
13. Schulkin AV. Meksidol: sovremennyie aspektyi farmakokinetiki i farmakodinamiki. Farmateka. 2016;4(16):65-71. Dostupno: article/33771. [in Russian].
14. Semina SA, Sidorenko SV, Rezvan SP, Grudinina SA, Strachunskiy LS, Stetsyuk OU, et al. Opredelenie chuvstvitelnosti mikroorganizmov k antibakterialnyim preparatam (Metodicheskie ukazaniya MUK 4.2.1890-04). Klin mikrobiol antimikrob himioter. 2004;6(4):306-59. [in Russian].
15. Nekrasova LS, Svyta VM, Hlushkevych TH, Tomchuk VV, Zherebko NM, Pokas OV. Vyznachennia chutlyvosti mikroorhanizmiv do antybakterialnykh preparativ: Metodychni vkazivky MV 9.9.5-143-2007. Kyiv: MOZ Ukrainy; 2007. 73 s. [in Ukrainian].
16. O’Toole GA. Microtiter dish biofilm formation assay. J Vis Exp. 2011 Jan 30;(47):2437. DOI: 10.3791/2437.
17. Stepanovic S, Vukovic D, Hola V, Di Bonaventura G, Djukic S, Cirkovic I. Quantification of biofilm in microtiter plates: overview of testing conditions and practical recommendations for assessment of biofilm production by staphylococci. APMIS. 2007 Aug;115(8):891-9. DOI: 10.1111/j.1600-0463.2007.apm_630.x.

«Вістник проблем біології і медицини» Випуск 1 (163), 2022 рік , 203-207 сторінки, код УДК 579.22:615.28

10.29254/2077-4214-2022-1-163-203-207