Несмотря на усилия по разработке новых стратегий преодоления бактериальной резистентности (AMR), которые включают разработку альтернатив антибиотикам, таких как вакцины, пробиотики и фаговая терапия, темпы распространения резистентности по-прежнему растут и для борьбы с ней срочно необходимы новые антимикробные стратегии.
Учитывая сложность разработки новых антимикробных препаратов, открытие антибиотических адъювантов является важным моментом в борьбе с AMR. Адъюванты антибиотиков - это класс соединений, которые обычно не проявляют или почти не проявляют антимикробной активности, но могут блокировать резистентность и повышать активность антибиотиков, воздействуя на эффлюксные насосы, модифицируя ферменты, проницаемость бактериальных клеток или защитные системы хозяина. Они широко используются в клинической терапии; например, клавулановая кислота и сульбактам применяются для усиления антимикробной активности β-лактамных антибиотиков. Установлено, что адъюванты антибиотиков могут значительно продлить срок их клинического применения.
Грам-отрицательные бактерии (ГНБ) обладают внутренней антибиотикорезистентностью, которая в основном объясняется их оболочечным барьером, особенно асимметричной внешней мембраной (ВнешM). В биогенезе бактериальной ВнешМ участвует множество белковых комплексов, включая BamABCDE (механизм сворачивания белков ВнешМ), LolCDE (транспортер липопротеинов ВнешМ), LptB2FGC (транспортер липополисахаридов), которые являются перспективными мишенями для антимикробных препаратов.
Некоторые соединения, направленные на эти комплексы, были идентифицированы как противомикробные препараты; например, ингибитор BamA, даробактин, обладал значительной противомикробной активностью, а зосурабалпин также был идентифицирован как противомикробный препарат, направленный на LPS-транспортер LptB2FGC. Кроме того, был проведен скрининг нескольких соединений, нарушающих целостность бактериальной ВнешМ и восстанавливающих эффективность существующих антибиотиков против штаммов AMR, таких как SLAP-S25 и LL-17. Таким образом, бактериальная ВнешМ также является перспективной мишенью для антибиотических адъювантов.
Гидрофобные антибиотики с трудом проникают в цитоплазму ГНБ, что приводит к значительному ограничению выбора антибиотиков для лечения инфекций ГНБ. Рифампин - классический гидрофобный антибиотик для лечения инфекций, вызванных не только микобактериями туберкулеза, но и другими бактериальными патогенами, такими как S. aureus. Примечательно, что рифампин иногда использовался для лечения возбудителей ГНБ в клиниках; например, комбинация карбапенема и рифампина успешно излечивала бактериемию, вызванную гипервирулентной K. pneumoniae. Многие предыдущие исследования также показали, что антимикробная активность рифампина против патогенов ГНБ может быть усилена несколькими разрушителями бактериальных мембран, такими как D-LANA-14 и ACP-1 (Gly). В совокупности синергия разрушителей бактериальных мембран и гидрофобных антибиотиков представляет собой перспективную антимикробную стратегию борьбы с патогенными ГНБ.
В данном исследовании мы разработали высокопроизводительный метод скрининга антибиотических адъювантов, нацеленных на бактериальные ВнешМ, и провели повторное тестирование некоторых препаратов. Каспофунгин был идентифицирован как потенциальный антибиотик-адъювант для усиления антимикробной активности рифампина или колистина против штаммов ГНБ in vitro или in vivo. Наши данные также показали, что синергетический эффект каспофунгина в сочетании с антибиотиками обусловлен разрушением бактериальной оболочки, рассеиванием протонной движущей силы и ингибированием образования биопленки.
В частности, мы определили, что мишенью каспофунгина может быть PgaC, при этом ферментативный анализ показал, что каспофунгина активность PgaC. В итоге было установлено, что противогрибковый препарат каспофунгин проявляет синергетический эффект с рифампином или колистином в отношении не только чувствительных, но и резистентных штаммов ГНБ, что подразумевает, что способ действия каспофунгина может не ограничиваться воздействием на механизмы резистентности. Действительно, мы обнаружили, что механизмы действия каспофунгина в основном связаны с разрушением целостности оболочки и ингибированием формирования биопленки. В совокупности, каспофунгин может иметь потенциал для будущего лечения инфекций с множественной лекарственной резистентностью.
