Ферменты из группы карбогидраз разрушают структуру матрикса биопленок грамположительных и грамотрицательных бактерий

Изучено воздействие ферментов класса карбогидраз на полисахариды экзополисахаридного матрикса биологических пленок грамположительных и грамотрицательных бактерий на абиотических поверхностях. Подтверждена способность полиферментных препаратов, содержащих смесь ферментов из группы карбогидраз подкласса гидролаз и лиаз, полностью разрушать матрикс биопленок, сформированных грамположительными и грамотрицательными бактериями, вызывающими инфекции, связанные с оказанием медицинской помощи. Показано, что оптимальная смесь карбогидраз обладает высокой активностью в отношении биопленок при их использовании в относительно небольших концентрациях и при малой экспозиционной выдержке.

1. Flemming HC, Wingender J. The biofilm matrix. / Nat Rev Microbiol. 2010 Sep; 8 (9): 623–33. DOI: 10.1038/nrmicro2415.

2. Flemming HC, Wingender J, Szewzyk U, Steinberg P, Rice SA, Kjelleberg S. / Biofilms: an emergent form of bacterial life. // Nat Rev Microbiol. 2016 Aug 11; 14 (9): 563–75. DOI: 10.1038/nrmicro.2016.94. Review.

3. Смирнова А., Диденко Л. В., Азизбекян Р. Р., Романова Ю. М. Структурно-функциональная характеристика бактериальных биопленок. Микробиология, 2010, том 79, № 4, с. 435–446.

4. Allison D. G., Ruiz B., SanJose C., Jaspe A., Gilbert P. / Extracellular products as mediators of the formation and detachment of Pseudomonas fluorescens biofilms. // FEMS Microbiol. Lett. 1998. 167: 179–84.

5. Тец В. В. Клеточные сообщества. СПб., 1998. 15–73 с. [Tetz V. V. Cell communities. Spb. 1998. 15–73 p.]

6. Cunha M. V., Sousa S. A., Leitao J. H., Moreira L. M., Videiraa P. A., SaCorreira I. /Studies on the involment of the exopolyssacharide produced by cystic fibrosis-associated isolated of the Burkholderia cepacia complex in biofilm formation and in persistence of respiratory infection // J. Clin. Microbiol. 2004. V. 42. P. 3052–3058.

7. de la Fuente-Núñez C, Reffuveille F, Fernández L, Hancock RE. Bacterial biofilm development as a multicellular adaptation: antibiotic resistance and new therapeutic strategies. // Curr Opin Microbiol. 2013 Oct; 16 (5): 580–9. DOI: 10.1016/j.mib.2013.06.013.

8. Davidson D. J., Spratt D., Liddle A. D. /Implant materials and prosthetic joint infection: the battle with the biofilm. // EFORT Open Rev. 2019 Nov 5; 4 (11): 633–639. DOI: 10.1302/2058–5241.4.180095.

9. Müsken M, Klimmek K., Sauer-Heilborn A., Donnert M., Sedlacek L., Suerbaum S., Häussler S. /Towards individualized diagnostics of biofilm-associated infections: a case study. // NPJ Biofilms Microbiomes. 2017 Sep 28; 3: 22. DOI: 10.1038/s41522–017–0030–5.

10. Malone M., Goeres D. M., Gosbell I., Vickery K., Jensen S., Stoodley P. /Approaches to biofilm-associated infections: the need for standardized and relevant biofilm methods for clinical applications. / Expert Rev Anti Infect Ther. 2017 Feb; 15 (2): 147–156. DOI: 10.1080/14787210.2017.1262257.

11. Di Domenico E. G., Rimoldi S. G., Cavallo I., D'Agosto G., Trento E., Cagnoni G., Palazzin A., Pagani C., Romeri F., De Vecchi E., Schiavini M., Secchi D., Antona C., Rizzardini G., Dichirico R. B., Toma L., Kovacs D., Cardinali G., Gallo M. T., Gismondo M. R., Ensoli F. / Microbial biofilm correlates with an increased antibiotic tolerance and poor therapeutic outcome in infective endocarditis. // BMC Microbiol. 2019 Oct 21; 19 (1): 228. DOI: 10.1186/s12866–019–1596–2.

12. Lynch C, O'Connor JA, O'Brien D, Vaughan C, Bolton D, Coffey A, Lucey B. /First reported detection of biofilm formation by Campylobacter fetus during investigation of a case of prosthetic valve endocarditis. // J Clin Pathol. 2019 Aug; 72 (8): 554–557. DOI: 10.1136/jclinpath-2018–205677.

13. Yu M., Chua S. L. / Demolishing the great wall of biofilms in Gram-negative bacteria: To disrupt or disperse? // Med Res Rev. 2019 Nov 20. DOI: 10.1002/med.21647.

14. Roy R., Tiwari M., Donelli G., Tiwari V. / Strategies for Combating Bacterial Biofilms: A Focus on Anti-Biofilm Agents and Their Mechanisms of Action. / Virulence, 2019, 9 (1), 522–554. PMID: 28362216. DOI: 10.1080/21505594.2017.1313372

15. Степанова Т. В., Романова Ю. М., Алексеева Н. В. и др. / Разработка средств борьбы с биопленками: изучение воздействия полисахаридных лиаз на матрикс биопленок, образуемых Pseudomonas aeruginosa и Burkholderia cenocepacia. Медицинский алфавит. Лаборатория. 1. 2010. С. 47–51.

16. Ravaioli S., Campoccia D., Visai L., Pirini V., Cangini I., Corazzari T., Maso A., Poggio C., Pegreffi F., Montanaro L., et al. /Biofilm extracellular-DNA in 55 Staphylococcus epidermidis clinical isolates from implant infections. // Int J Artif Organs. 2011 Sep; 34 (9): 840–6.

17. Montanaro L., Poggi A., Visai L., Ravaioli S., Campoccia D., Speziale P., Arciola C. R. / Extracellular DNA in biofilms. // Int J Artif Organs. 2011 Sep; 34 (9): 824–31. DOI: 10.5301/ijao.5000051.

18. Speziale P., Pietrocola G., Foster T. J., Geoghegan J. A. /Protein-based biofilm matrices in Staphylococci. / Front Cell Infect Microbiol. 2014 Dec 10; 4: 171. DOI: 10.3389/fcimb.2014.00171.

19. Kavanaugh J. S., Flack C. E., Lister J., Ricker E. B., Ibberson C. B., Jenul C., Moormeier D. E., Delmain E. A., Bayles K. W., Horswill A. R. / Identification of Extracellular DNA-Binding Proteins in the Biofilm Matrix. /MBio. 2019 Jun 25; 10 (3). pii: e01137–19. DOI: 10.1128/mBio.01137–19.

20. Gutierrez Jauregui R., Fleige H., Bubke A., Rohde M., Weiss S., Förster R. / IL-1β Promotes Staphylococcus aureus Biofilms on Implants in vivo. //Front Immunol. 2019 May 17; 10: 1082. DOI: 10.3389/fimmu.2019.01082.

21. Тутельян А. В., Юшина Ю. К., Соколова О. В., Батаева Д. С., Фесюн А. Д., Датий А. В. / Образование биологических пленок микроорганизмов на пищевых производствах. // Вопросы питания. 2019. Т. 88. № 3. С. 32–43.

22. Maunders E., Welch M. /Matrix exopolysaccharides; the sticky side of biofilm formation. // FEMS Microbiol Lett. 2017 Jul 6; 364 (13). doi: 10.1093/femsle/fnx120.

23. Патент № 216.012.7301. Авторы: Барнетт Кристофер (US), Кумар Манодж (US), Уайтед Грегори М. (US), Правообладатели: Даниско ЮЖс Инк. (US). Дата охранного документа 10.10.2013.

24. Середа А. С., Великорецкая И. А., Осипов Д. О., Матыс Т. В., Синицина О. А., Синицин А. П. и др. / Ферментные комплексы для разрушения клеточной стенки мицелярных грибов — продуцентов промышленных ферментов. // Известия Уфимского научного центра РАН. 2018. № 3 (2). С. 31–35.

25. Алексеева Н. В., Степанова Т. В., Толордава Э. Р., Романова Ю. М. / Разработка средств борьбы с биопленками: влияние препарата «Лапрот» (на основе человеческого лактоферрина) и антибиотика ципрофлоксацина на рост и процесс образования биопленок бактериями Pseudomonas aeruginosa in vitro. // Медицинский алфавит. 15/2010. Лаборатория № 3, С. 4–9.

26. O’Toole G.A., Kolter R. / Flagellar and twitching motility are necessary for Pseudomonas aeruginosa biofilm development. // Mol. Microbiol. 1998. V. 30: 295–304.

27. Романова Ю. М., Алексеева Н. В., Смирнова Т. А. и др. / Способность к формированию биопленок в искусственных системах у различных штаммов Salmonella typhimurium. // Журнал. микробиологии, эпидемиологии и иммунологии. 2006. № 4: 38–42.