Оценка антибактериального и антибиопленочного действия витамина С против клинических изолятов Pseudomonas aeruginosa (аннотация)Оценка антибактериального и антибиопленочного действия витамина С против клинических изолятов Pseudomonas aeruginosa
Pseudomonas aeruginosa - это универсальная бактерия, характеризующаяся множественной резистентностью к различным противомикробным препаратам.
Она является одной из главных причин оппортунистических инфекций и основным возбудителем внутрибольничных инфекций. Появление P. aeruginosa с множественной лекарственной резистентностью (MDR) представляет собой потенциальный риск для здоровья населения и может поставить под угрозу эффективную антибиотикотерапию. Основной причиной развития резистентности к антибиотикам среди клинических изолятов P. aeruginosa является образование биопленок.
Существует целый ряд факторов, считающихся ответственными за резистентность биопленок, которые включают ограниченное проникновение антимикробных препаратов через барьер биопленки, снижение скорости роста клеток-персистеров биопленки и экспрессию возможных генов резистентности, специфичных для биопленки (Lewis, 2001). Образование биопленки приводит к другой форме резистентности, называемой также толерантностью или фенотипической резистентностью клеток, встроенных в биопленку. Биопленкообразующая P. aeruginosa обладает способностью переходить в резистентный к антибиотикам фенотип под воздействием антибиотиков (Drenkard and Ausubel, 2002).
Существует значительная озабоченность по поводу пандемического роста антибиотикорезистентных бактерий, приводящего к неудачному лечению. Витамин С (аскорбиновая кислота) представляет собой одну из альтернатив, и многие исследования продемонстрировали его антибактериальное действие. Он оказывает сильное ингибирующее действие на рост Staphylococcus aureus, Enterococcus faecalis, Helicobacter pylori, Campylobacter jejuni и Mycobacterium tuberculosis, и даже на грибы, такие как Aspergillus. Сначала была выдвинута гипотеза, что антимикробное действие витамина С обусловлено его рН-понижающим эффектом. Однако другое исследование доказало мощные антимикробные свойства витамина С, направленные против Streptocccus pyogenes, даже в рН-нейтральных условиях. Кроме того, витамин С является мощным антиоксидантным агентом, действующим против свободных радикалов и реактивных форм кислорода.
Витамин С дешев, доступен и практически не имеет побочных эффектов. Он часто назначается в качестве пищевой добавки, обладает известным антиоксидантным действием и используется в качестве адъюванта при химиотерапии рака. Витамин С - это лактон глюконовой кислоты, полученный из глюкуроновой кислоты и водорастворимого кетолактона с двумя ионизируемыми гидроксильными группами. В природе существуют две изомерные молекулы витамина С, присутствующие в равных частях: восстановленная форма (D-аскорбиновая кислота) и химически активная и окисленная форма (L-аскорбиновая кислота), которые являются взаимозаменяемыми. Природными источниками витамина С являются цитрусовые, киви, манго, клубника, папайя, помидоры, зеленые листовые овощи и брокколи.
В данном исследовании изучалось влияние аскорбиновой кислоты отдельно и в сочетании с антибиотиками на рост и биопленкообразующий потенциал клинических изолятов P. aeruginosa in vitro. Мы также изучили влияние аскорбиновой кислоты отдельно и в сочетании с антибиотиком на лечение инфекции P. aeruginosa у крыс. Методом микроразведений определяли минимальную ингибирующую концентрацию (МИК) аскорбиновой кислоты или антибиотиков отдельно и в комбинации против клинических изолятов P. aeruginosa. Отслеживалось влияние аскорбиновой кислоты на изоляты P. aeruginosa, продуцирующие биопленку с помощью микротитровальных планшетов.
Влияние аскорбиновой кислоты на дифференциальную экспрессию различных генов резистентности к антибиотикам и генов, кодирующих биопленку изолятов P. aeruginosa, проверяли с помощью ПЦР в реальном времени. Для оценки антибактериального действия аскорбиновой кислоты отдельно или в сочетании с антибиотиком in vivo крыс заражали клиническим изолятом P. aeruginosa с последующими различными схемами лечения. МИК аскорбиновой кислоты в отношении изолятов P. aeruginosa находились в диапазоне 156,2-1 250 мкг/мл, а МИК50 и МИК90 составляли 312,5 и 625 мкг/мл, соответственно. При субингибирующих концентрациях (19,5-312,5 мкг/мл) аскорбиновая кислота обладала 100% ингибирующим биопленку эффектом. Кроме того, бактерии, обработанные аскорбиновой кислотой, показали снижение уровня экспрессии генов, способствующих образованию биопленки и резистентности к антибиотикам.
Чтобы подтвердить антибиопленочный эффект витамина С и соответствующий синергический эффект с антибиотиками против тестируемых изолятов P. aeruginosa, был проанализирован транскрипционный ответ в присутствии витамина С. Результаты показали, что все тестируемые уровни экспрессии генов, связанных с биопленкой, жизненно важных для формирования биопленки P. aeruginosa (lasR, lecA и pelA), были снижены после обработки аскорбиновой кислотой, со значительным снижением lasR и pelA (p < 0,05). Таким образом, можно предположить, что антибиопленочная активность витамина С обусловлена ингибированием экспрессии генов, образующих биопленку.
Кроме того, уровни экспрессии всех протестированных генов (ampC, blaSHV, blaTEM, aacC1 и gyrA), необходимых для формирования резистентности к пиперациллину, пиперациллину/тазобактаму, цефтазидиму, ципрофлоксацину и гентамицину, были понижены после обработки изолятов P. aeruginosa аскорбиновой кислотой, уровни экспрессии всех протестированных генов (ampC, blaSHV, blaTEM, aacC1 и gyrA), которые необходимы для развития резистентности к пиперациллину, пиперациллину/тазобактаму, цефтазидиму, ципрофлоксацину и гентамицину также были значительно снижены.
В нашем исследовании in vivo эффективность лечения витамином С крыс после инфицирования P. aeruginosa показала, что введение витамина С инфицированному животному частично устранило заболевание и снизило количество бактерий. В естественных условиях, при сравнении витамина С и антибиотиков у крыс было выявлено, что антибиотик по отдельности обладает лучшим антибактериальным эффектом, чем витамин С. Тем не менее, применение обоих препаратов в меньшей дозе для лечения псевдомонадной инфекции у крыс оказывает синергическое и более мощное воздействие. Витамин С показывает отличные результаты in vitro как антибактериальное и противобиопленочное средство. Тем не менее, для уничтожения бактериальной инфекции in vivo необходимо сочетание витамина С и антибиотиков, при котором витамин С оказывает синергическое действие с антибиотиками in vitro и in vivo.
Витамин С следует регулярно назначать вместе с антибиотиками для лечения псевдомонадных инфекций в клинических условиях, поскольку такая комбинация сокращает курс антибиотиков, уменьшает дозу антибиотика и снижает развитие бактериальной резистентности. Однако необходимы дальнейшие исследования in vivo, прежде чем обобщать представление об эффективности комбинированной терапии аскорбиновой кислотой и антибиотиками. Для борьбы с бактериями с МDR необходимы дальнейшие исследования взаимодействия аскорбиновой кислоты и антимикробных препаратов.
