CC BY
223
Перспективные стратегии поиска новых средств борьбы c инфекционными заболеваниями
*Б. Г. АНДРЮКОВ, Т. С. ЗАПОРОЖЕЦ, Н. Н. БЕСЕДНОВА
НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Г. П. Сомова, Владивосток
Perspective Strategies for Finding New Means of Fighting with Infectious Diseases
*B. G. ANDRYUKOV, T. S. ZAPOROZHETS, N. N. BESEDNOVA
G. P. Somov Research Institute of Epidemiology and Microbiology, Vladivostok
Возрастающая резистентность микроорганизмов к антибиотикам в последнее время перестаёт быть исключительно медицинской проблемой. Она затрагивает всё более широкий круг социально-экономических аспектов мирового сообщества и, достигнув высокого уровня, перерастает в глобальную угрозу здоровью населения планеты. В процессе эволюции бактерии выработали ряд эффективных стратегий защиты от антимикробных препаратов. Это обуславливает первостепенное значение разработки перспективных стратегий поиска альтернативных стратегий борьбы с инфекционными заболеваниями. В обзоре авторы обсуждают и анализируют несколько направлений поиска новых средств, потенциально способных стать альтернативой традиционной антибиотикотерапии.
Ключевые слова: антибиотики, антибиотикорезистентность, фаготерапия, антимикробные пептиды (AMP), бакте-риоцины вакцины, моноклональные антитела.
Increasing resistance of microorganisms to antibiotics has recently ceased to be an exclusively medical problem. It affects an ever wider range of socio-economic aspects of the world community and, having reached a high level, grows into a global threat to the health of the world's population. In the course of evolution, bacteria have developed a number of effective strategies for protection against antimicrobial agents. This causes the paramount importance of developing promising strategies for finding alternative strategies for combating infectious diseases. In this review, the authors discuss and analyze several areas of searching for new drugs, potentially capable of becoming an alternative to traditional antibiotic therapy.
Keywords: antibiotics, antibiotic resistance, phagotherapy, antimicrobial peptides (AMP), bacteriocins vaccines, antimicrobial substances, monoclonal antibodies.
Введение
Бесконтрольное и необоснованное применение антибактериальных средств в лечебных и профилактических целях в медицине, ветеринарии, сельском хозяйстве, а также в пищевой индустрии привело к постепенному формированию устойчивости микроорганизмов к антибиотикам, которая сегодня является общемировой проблемой. По мнению экспертов ВОЗ, к середине XXI века в результате сложных и многофакторных причин устойчивость к антибиотикам достигнет такого уровня, который будет представлять глобальную угрозу здоровью населения [1, 2].
Проблема бактериальной устойчивости перестаёт быть исключительно медицинской, затрагивая все более широкий круг социально-экономических аспектов мирового сообщества. Известно, что пациенты, инфицированные резистентными бактериями, нуждаются в более длитель-
© Коллектив авторов, 2018
*Адрес для корреспонденции: E-mail: [email protected]
ном лечении и подвергаются повышенному риску смертности.
Прогнозируется, что из-за отсутствия адекватной терапии к 2050 г. в мире десятки миллионов жизней в год будут подвергаться риску гибели от бактериальныгх инфекций, а экономические потери государств из-за роста лекарственно-устойчивых инфекций составят сотни триллионов долларов [3, 4].
Процесс формирования устойчивости бактерий к лекарственным средствам идёт невероятно быстро. Так, например, обнаружено, что некоторые бактерии, такие как Escherichia coli и Klebsiella pneumoniae, которые еще несколько лет назад были восприимчивы к традиционным антибиотикам, начали приобретать устойчивость к цефалоспори-нам третьего поколения [5]. Лекарственно-устой-чивыш туберкулёз вошёл в число биологических агентов, которые позиционируются в настоящее время в качестве потенциального биологического оружия массового поражения. Ситуация усугубляется появлением в 2006 г. практически неизлечимой формы заболевания, вызываемой микобакте-
Современные инновационные антибактериальные направления — потенциальные альтернативы традиционной антибиотикотерапии
риями туберкулёза с широкой лекарственной устойчивостью не только к римфампицину и изони-азиду, но и к бактерицидным препаратам второго ряда — канамицину и офлоксацину [6].
В процессе жизнедеятельности бактерии выработали ряд эффективных стратегий защиты от антибактериальных препаратов:
— защита от внутриклеточного проникновения антибиотика [7, 8];
— производство гидролитических ферментов (например, в-лактамаз, карбапенемаз), которые вызывают разрушение антибиотиков [7, 9];
— модификация рецепторов-мишеней про-тивомикробных средств [10, 11];
— снижение концентрации антибиотика во внутриклеточной среде с помощью насосов, присутствующих в бактериальных мембранах [11, 12];
— модификация ферментативного пути, приводящая к уменьшению бактериальной восприимчивости к антибиотику [12, 13];
— потеря внутриклеточных ферментов, используемых для активации антибактериальных средств [14, 15].
В этих условиях необходимость разработки потенциально новых средств борьбы с лекарст-
венно-устойчивыми микробными штаммами имеет первостепенное значение [16].
Среди современных инновационных антибактериальных направлений — потенциальных альтернатив традиционной антибиотикотерапии — бактериофаги и фаготерапия, использование мо-ноклональных антител, вакцин, биологически активных веществ, антимикробных пептидов, бакте-риоцинов, амфифильных полипептидов, которые вызывают нарушение бактериальной мембраны, и могут быть использованы для лечения бактериальных, грибковых и вирусных инфекций, а также другие альтернативные стратегии (рисунок).
Цель обзора — анализ и обсуждение современных инновационных антимикробных практик, которые являются потенциальными альтернативами традиционной антибиотикотерапии.
Бактериофаги и фаготерапия. В последние годы наблюдается возрастание интереса к бактериофагам и использованию их с лечебными целями, особенно для терапии инфекций, ассоциированных с антибиотикорезистентными штаммами бактерий.
Фаги до появления антибиотиков достаточно широко применялись для лечения инфицирован-
ных ран и ряда кишечных инфекций, после чего интерес к ним заметно упал, особенно в связи с сообщениями о появлении фагоустойчивых бактерий и недостаточными знаниями о патогенетических основах фаготерапии [17, 18]. Однако значительный рост устойчивости многих видов бактерий к антибиотикам вновь заставил учёных вспомнить о фаготерапии, но уже с новых позиций.
В 70—80-е годы прошлого века появились сообщения о случаях успешного применения фаготерапии при эпидемических вспышках холеры (Пакистан) и диареи у домашних животных в странах Западной Европы [19, 20]. Эти работы положили начало возрождению интереса учёных разных стран к фаготерапии. Этому в немалой степени способствовал накопленный опыт отечественных и польских учёных, которые не прекращали исследования по проблеме фаготерапии. Они внесли решающий вклад в изучение строения, антимикробного действия фагов и реакций на них со стороны иммунной системы человека [21—23]. К настоящему времени охарактеризовано около 5000 бактериофагов.
Фаговая терапия безопасна для организма и свободна от неблагоприятных побочных эффектов, что связано с отсутствием у этих биологических объектов какого-либо метаболического механизма, т.к. фаги являются облигатными внутриклеточными паразитами бактерий, использующими генетический и биохимический механизмы бактерий-хозяев [24, 25].
Процесс инфицирования бактерий фагами достаточно подробно описан в ряде работ [26, 27].
Для терапии бактериальных инфекций особый интерес представляют умеренные лизогенные фаги [27, 28]. При этой разновидности фаготерапии применяются генетически модифицированные лизины для встраивания в геном бактериальной клетки посредством лизогенизации специфических генов, увеличивая её восприимчивость к определённому классу антибиотиков [24, 29].
Лизины представляют собой ферменты (в зависимости от типа каталитического домена — му-рамидазы, глюкозамидазы, трансгликолидазы, эндопептидазы или амидазы), продуцируемые и накапливаемые бактериофагами в бактериальной цитоплазме на конечном этапе фаголитического цикла. Таким образом, высвобождается профаг и обеспечиваются новые циклы инфицирования бактерий. Лизины были широко протестированы и применены на различных моделях животных для контроля и лечения бактериальных инфекций, устойчивых к терапии обычными химическими антибиотиками [27, 30]. Эти агенты показали высокую надёжность, специфичность и быструю способность стимулировать лизис клеток в целевых бактериях в нанограммовых концентрациях, значительно уменьшая количество микро-
организмов, через несколько секунд после добавления литического фермента [29, 31]. Другие исследования показали синергизм действия лизи-нов и в-лактамного антибиотика против штаммов Staphylococcus aureus, устойчивых к метициллину [29, 32]. Лизиновая терапия в настоящее время признана инновационным антимикробным средством лечения инфекций, вызванных грамполо-жительной флорой. Местное введение препаратов, содержащих несколько нанограммов очищенных рекомбинантных лизинов, вызывает немедленный лизис бактериальных клеток. Кроме того, эта терапия демонстрирует синергетичес-кий потенциал в сочетании с некоторыми химическими антибиотиками [25, 33].
Однако у фаготерапии есть свои недостатки и условия использования, несоблюдение которых снижает её эффективность. Это, прежде всего, индукция образования специфических (нейтрализующих) антител против фагов, снижающая эффективность терапии [31, 34]. Кроме того, бактерии вырабатывают ряд механизмов устойчивости к бактериофагам. Защитные стратегии включают в себя нарушение процесса адсорбции фагов к поверхности бактерий. Мутации приводят к потере специфических поверхностных рецепторов бактериальных клеток, которые позволяют связывать бактерии с фагом. Бактерии могут также индуцировать образование на поверхности клеток слизистой оболочки, затрудняющей связывание фага с рецептором [23, 35].
В дополнение к этим механизмам бактерии могут гидролизовать генетический материал фага рестрикционными эндонуклеазами, присутствующими в их цитоплазме, а также способны метилировать свою собственную ДНК, защищая её от фагов. Кроме того, резистентность бактерий также может быть вызвана мутациями в генах, кодирующих белки, которые необходимы для репликации фага или для сборки новых частиц вирио-нов [23, 36, 37].
Интересны сообщения о результатах современных фаговых технологий борьбы с бактериальной контаминацией в процессе производства молочных продуктов [24, 38], ветеринарии [18, 37—39], а также в системах очистки сточной и питьевой воды [35, 40—43].
Таким образом, в настоящее время перспективы фаготерапии достаточно оптимистичны, а результаты модельных исследований и клинических испытаний позволяют надеяться на то, что устойчивый рост научного интереса к фагам приведёт к их широкому клиническому использованию.
Бактериоцины. В процессе жизнедеятельности для защиты и конкурентной борьбы за пространство и питательные вещества с другими таксо-номически родственными бактериями одного и того же вида или рода микроорганизмы синтези-
руют специфические пептиды с антимикробной активностью (AMP). Эти вещества получили название бактериоцинов [8, 44, 45].
Первый бактериоцин выделил А. Gratia в 1925 г. из вирулентного штамма Escherichia coli [46, 47]. Новое вещество, получившее название колицин V, обладало ингибирующей активностью в отношении других штаммов кишечной палочки [48]. В дальнейшем бактериоцины разных типов, структур и механизмов действия были выделены и из других микроорганизмов [8, 49—51].
В настоящее время охарактеризованы сотни бактериоцинов, продуцируемых многими бактериями. Все они собраны в доступные базы данных и в последние десятилетия используются как в пищевой (для консервации готовых продуктов), так и в фармацевтической промышленности (для разработки антибактериальных препаратов).
Среди наиболее известных и изученных бактериоцинов, активных в отношении грамотрица-тельной микрофлоры, являются колицины и мик-роцины (полученные из E.coli). Они ингибируют рост представителей семейства Enterobacteriaceae — Aeromonas sp., Escherichia sp., Salmonella sp., Yersinia sp. и Pseudomonas sp. Однако они оказались неактивными в отношении грамположительной флоры. С другой стороны, грамположительные бактерии синтезируют бактериоцины, например, субтилин и низин A, неактивные в отношении грамотрица-тельных бактерий, имеющих трёхслойную клеточную мембрану [46, 49, 52].
В зависимости от химической структуры, молекулярной массы, механизма действия и рецеп-торных мишеней все изученные бактериоцины систематизированы. В соответствии с предложенными классификациями они подразделяются на классы, группы и типы [46, 52, 53]. Одна из последних классификаций предложена P. Alvarez -Sieiro et al. (2016), который на основании механизмов биосинтеза и биологических свойств выделяет три класса бактериоцинов [50].
Все известные бактериоцины характеризуются структурным разнообразием. Однако в типичном виде большинство из них состоит из С-кон-цевого домена, ответственного за образование пор в мембране бактериальных клеток, и N-тер-минального домена, который связывает бактери-оцины с клеточным рецептором, присутствующим на поверхности бактерий.
Внутри бактериальной клетки-продуцента бак-териоцины находятся в неактивном состоянии, благодаря присутствию на N-терминальном домене ведущего пептида. Их активация происходит путем расщепления ведущего пептида протеазами после секреции во внеклеточную среду с помощью специфических белков-транспортёров [52, 54].
Механизмы антибактериального действия бактериоцинов также разнообразны. Кроме того,
во многих случаях один тип этих пептидов может проявлять несколько тактических вариантов атак на бактерии-мишени. Это может быть повышение проницаемости клеточной мембраны путём нейтрализации анионного заряда фосфолипидного бислоя с его последующим разрушением (низин А), ингибирование синтеза пептидогликана и образование пор в мембране бактериальных клеток (лактицин 3147), истощение протон-двигательной силы клеточной мембраны и АТФ с последующей гибелью клеток (педиоцин PA-1/AcH), увеличение проницаемости клеточной мембраны и истощение катионов, необходимых для жизнеспособности клеток, таких как кальций, магний и фосфаты (лактококцины G и Q) и другие [8, 49, 55].
Однако в научной литературе уже появились многочисленные сообщения о том, что бактерии выработали ряд защитных стратегий против бак-териоцинов и приобрели устойчивость к ним. Эти механизмы устойчивости, по-видимому, связаны с мутациями в бактериальной ДНК [51, 56].
К настоящему времени накоплен большой опыт применения бактериоцинов в пищевой промышленности, медицине и ветеринарии. Наиболее используемыми в пищевой индустрии в качестве биопрепаратов являются лантибиотики, получившие в Американском управлении по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (Food and Drug Administration, FDA) и Европейском агентстве по лекарственным средствам (EMA) статус GRAS (безопасные). Одними из наиболее изученных и широко используемых являются лантибиотики, синтезируемые молочнокислыми бактериями. Эти бактериоцины имеют катионную и амфи-фильную структуру и низкую молекулярную массу (3—10 кДа). В зависимости от количества аминокислотных остатков они подразделяются на I и II классы [8, 51, 57].
Как облигатные бактерии желудочно-кишечного тракта, они легко метаболизируются до аминокислот пищеварительными протеазами.
Лантибиотики не имеют вкуса и запаха, демонстрируют высокую стабильность и высокую специфичность для конкретных бактерий [8, 51, 53]. Некоторые виды лантибиотиков обладают свойствами, которые позволяют применять их для лечения инфекций желудочно-кишечного тракта, вызванных Helicobacter pylori, E.coli и Salmonella [4, 51, 58].
Бактериоцины низин А и педиоцин PA-1 уже более 10 лет используются в качестве консервантов в пищевой индустрии, благодаря своим свойствам ингибировать рост таких бактерий, как C.botulinum, E.faecalis, L.monocytogenes, S.aureus и другие [41, 52, 54]. Другой бактериоцин, энтеро-цин RM6, был выделен из E.faecalis, присутствующих в сыром молоке. Он оказался активным про-
тив грамположительных бактерий, включая L.monocytogenes, B.cereus и метициллинорезистент-ные штаммы S.aureus, ингибируя размножение этих патогенных бактерий в пищевых продуктах [4, 59, 60].
Высокая специфичность антибактериальных свойств и безопасность лантибиотиков для организма обусловили широкое использование некоторых из них (низин А и F, мерсацидин, мутацин 1140, лактацин 3147 и педиоцин AcH / PA-1) в качестве лечебных и профилактических биопрепаратов. Применение этих бактериоцинов для лечения бактериальных инфекций, ассоциированных с метициллино- и ванкомицинорезистентными штаммами патогенных бактерий, хорошо зарекомендовало себя как потенциальная терапевтическая стратегия борьбы с множественной лекарственной устойчивостью [61—63].
Например, результаты экспериментальных исследований [45] показали, что низин F (выпускается в настоящее время под торговыми марками Nisaplin в США и Nisin Vega в Китае) ингибировал рост S.aureus у инфицированных мышей в течение 15 мин после введения, а клинические испытания низина А [57, 59, 64] при лечении мастита у восьми женщин показали значительное снижение количества S.aureus в грудном молоке и полное выздоровление пациенток спустя 14 дней. Кроме того, низин был одобрен в 1969 г. комиссией ВОЗ и в настоящее время лицензирован более чем в 50 странах как безопасная пищевая добавка [16].
Бактериоцин лактоспорулин (IM-9), продуцируемый Brevibacillus sp., с молекулярной массой 5,6 кДа оказался устойчивым к высоким температурам (до 120°С), толерантным к изменениям рН (между 2 и 10) и действию протеаз. При этом изменения этих параметров окружающей среды не влияли на его широкую антибактериальную активность как против грамположительных, так и грамотрица-тельных бактерий, таких как B.subtilis, S.aureus, E.coli, L.monocytogenes и P.aeruginosa. Можно считать, что лактоспорулин является инновационным бактериоцином широкого спектра действия с потенциальными возможностями для лечения нескольких бактериальных инфекций [64].
Таким образом, бактериоцины являются перспективной альтернативой антибиотикам, а их практическое использование в медицине, ветеринарии и пищевой индустрии может рассматриваться как инновационная стратегия в профилактике и борьбе с бактериальными инфекциями. Однако, несмотря на многолетний успешный опыт применения, их промышленное производство недостаточно финансируется по ряду причин, связанных с низким выходом и нестабильностью свойств готовых препаратов, дорогостоящей и трудоемкой очисткой.
Решение этих проблем видится в использовании методов генной инженерии и генетическом
конструировании бактериоцинов. Это сможет повысить их антибактериальную активность и спектр действия, стабильность свойств и условий применения [61, 63]. Кроме того, в настоящее время исследователи пытаются разработать химерные бактерии, заменяя N-концевой домен определённого класса бактериоцинов с С-терминальным доменом другого класса. По их мнению, это может повлечь за собой образование более мощных и активных бактериоцинов. Например, генетическая модификация педиоцина PA-1 привела к получению нескольких химерных педиоцинов, которые имели равную или большую антимикробную активность [63, 64].
В последние годы внимание исследователей всё больше привлекают морские бактерии родов Vibrio, Pseudoalteromonas, Aeromonas, Alteromonas и др. в качестве неисчерпаемого источника новых бактериоцинов в связи с высоким биологическим разнообразием этой экосистемы и тем, что она ещё не до конца изучена. Вполне возможно, что в ближайшем будущем именно у морских микроорганизмов будут обнаружены перспективные бак-териоцины с более широким спектром антибактериальной активности. Они увеличат арсенал средств борьбы против мультирезистентных бактерий и, несомненно, повысят привлекательность бактериоцинов в качестве новой стратегии и возможной альтернативы антибиотикам [56, 63].
Антимикробные пептиды (AMP). В качестве антимикробных агентов предлагается также группа эндогенных пептидов [5, 65]. В настоящее время известно более 1700 АМР [58, 66] и некоторые из них хорошо изучены и охарактеризованы.
В зависимости от аминокислотного состава и вторичной структуры АМР подразделяются на четыре группы, отличающиеся по размерам и механизмам действия:
— пептиды с а-спиральной структурой;
— пептиды с в-многожильной структурой;
— линейные пептиды с неупорядоченной структурой;
— пептиды с петлевой структурой [67, 68].
В катионной (чаще) структуре АМР представляет интерес амфипатическая область, состоящая из гидрофобных и гидрофильных доменов и являющаяся ключевой для их механизма действия. Она участвует в образовании пор, последующем клеточном лизисе и разрушении мембраны бактериальных клеток. AMP имеют широкий спектр и высокую скорость антимикробного действия в защитной стратегии животных и растений против нескольких типов бактерий, грибов и вирусов [69, 70].
Важно отметить, что не все AMP действуют путем лизиса клеточной мембраны. Некоторые из них способствуют гибели клеток бактерий, накапливаясь внутриклеточно. Такие пептиды могут влиять на жизненно важные процессы жизнеспособности клеток:
— активировать репликацию ДНК или синтез мРНК;
— вызывать перегруппировку и конформа-цию внутриклеточных белков;
— снижать активность цитоплазматических ферментов;
— вызывать перекисное окисление липидов с последующим образованием свободных радикалов кислорода, повреждением ДНК, деполяризацией мембран митохондрий, апоптозом и в конечном итоге гибелью бактериальных клеток. [71]. По-видимому, в контексте бактериальной инфекции, AMP используют одновременно несколько механизмов действия [71, 72].
Кроме антимикробной активности в отношении бактерий с множественной лекарственной устойчивостью и антибиоплёночного действия, AMP обладают способностью быстро стимулировать накопление нейтрофилов и макрофагов в очаге инфекции, нейтрализовать эндотоксины грамотрицательных бактерий, ускорять грануляционные процессы в ране, стимулировать ангиогенез, оказывать противовоспалительное действие [68, 71, 73].
К недостаткам AMP следует отнести гемолитический эффект, присущий большинству представителей этого класса соединений, восприимчивость к действию протеаз, дестабилизирующее действие на мембраны клеток при введении в больших дозах, сравнительно высокие затраты на производство и очистку, недостаточную изученность фармакокинетики и фармакодинами-ки, теоретическую возможность развития микробной резистентности к AMP [47, 48, 52]. Однако некоторые AMP лишены вышеперечисленных недостатков, что делает возможным использование их в качестве новых антимикробных агентов [72—74].
Несмотря на массу положительных качеств, практическое использование АМР до настоящего времени ограничено. Это связано с тем, что в клинических испытаниях высокие концентрации, демонстрирующие терапевтический антимикробный эффект пептидов in situ, оказались очень близки к токсическим дозам. Кроме того, выяснилось, что из-за небольшого размера AMP они фильтруются в почках, что резко сокращает период их полураспада [73].
В настоящее время несколько новых AMP находятся на разных этапах доклинических и клинических испытаний, демонстрируя различную терапевтическую активность. Омиганан (MBI-226, синтетический аналог индолидидина) с расширенным спектром активности против микроорганизмов, в том числе грамположительных и грамо-трицательных бактерий, а также грибов (Candida sp.); XOMA 629 и Migenix MX-226, активные против Propionibacterium acnes, используются для ле-
чения угревой сыпи (акне); Iseganan (IB-367), синтетический катионный AMP с широким спектром активности против бактерий и грибов, применяется для лечения респираторных инфекций, кистозного фиброза и язв в полости рта; катион-ный пептид P113, с высокой терапевтической активностью in vitro против Candida albicans, с потенциалом, который может рассматриваться в качестве альтернативного препарата для лечения кан-дидоза полости рта у людей, инфицированных ВИЧ; пептид DPK-600, который находится в клинических испытаниях для лечения атопического дерматита; плектазин, первый AMP, полученный из гриба Pseudoplectania nigrella [74, 75].
Ряд пептидов уже более 10 лет достаточно активно используются в клинической практике и признаны в качестве антибактериальных и анти-фунгицидных средств. На фармацевтическом рынке на сегодняшний день АМР представлены в виде группы новых антибиотиков. Наиболее широкую известность получили полимиксины B и E (колистин) и даптомицин (инъекционный вариант — Cubicin®). Даптомицин представляет собой продуцируемый Streptomyces roseosporus циклический анионный липопептид, который демонстрирует бактерицидную активность в отношении чувствительных грамположительных микроорганизмов (стафилококков — S.aureus, S.haemolyticus, стрептококков — S.agalactiae, S.pyogenes, группы G, Cl.perfringens, Peptostreptococcus spp.). Он используется для лечения инфекций, вызванных, в том числе резистентными к метициллину, ванко-мицину и линезолиду штаммами [71, 76].
Несомненный интерес представляет сравнительно недавно открытый а-спиральный пептид Hp1090 из яда скорпиона Heterometruspetersii, показавший на доклинических испытаниях активность против вируса гепатита С (HCV). Механизм антивирусного действия связан с ингибировани-ем репликации РНК HCV и тем самым предотвращением инфекции. Таким образом, Hp 1090 можно рассматривать в качестве перспективного потенциального агента для терапевтической стратегии против хронического вирусного гепатита С, ассоциированного с циррозом печени и гепатоцеллюлярной карциномой [77, 78].
Наконец, среди перспективных АМР следует упомянуть пептид Kn2-7, выделенный из яда скорпиона Mesobuthus martensii. В испытаниях на мышинных моделях этот пептид показал широкую антибактериальную (S.aureus, B.subtilis, B.thuringiensis и M.luteus, E.coli и P.aeruginosa и мультирезистентные штаммы) [72, 79] и антивирусную активность (выявил наибольшую троп-ность к вирусу ВИЧ-1, эффективно ингибируя его репликацию). Кроме того, есть несколько интересных результатов научных исследований, демонстрирующих in vitro наличие у этих пептидов
противоопухолевой активности в опухолевых клетках мочевого пузыря, молочной железы, мо-ноцитарного лейкоза (cecropin B, LL-37, MDA MB 435) [71, 79], способность ингибировать образование биоплёнок [72, 80].
Важно отметить и установленный эффект си-нергетического взаимодействия пептидов с традиционными антибиотиками. Этот эффект связан с тем, что AMP нарушают структуру мембраны бактериальных клеток, что увеличивает их проницаемость для антибиотиков и способствует их проникновению и интрацеллюлярному накоплению. Например, введение пептидов магаинина II (выделенного из лягушки Xenopus laevis) и кек-ропина A (изолированного из гемолимфы Hyalophora cecropia) совместно с рифампицином, выявило существенное снижение количества Pseudomonas aeruginosa не только in vitro, но и в клинических испытаниях in vivo [74, 77, 80].
Многочисленные положительные эффекты AMP позволяют рассматривать их в качестве потенциальной и инновационной альтернативной стратегии существующей традиционной антибио-тикотерапии. Они могут использоваться при микробных и вирусных инфекциях одновременно с несколькими обычными антибиотиками и противовирусными препаратами, проявляя синергические эффекты. Кроме того, пептиды могут применяться как иммуномодуляторы, а также в качестве нейтрализаторов бактериальных эндотоксинов, предотвращая, например, септический шок [75, 78, 81].
В настоящее время для преодоления недостатков использования AMP в качестве возможной альтернативной стратегии традиционной ан-тибиотикотерапии предлагается несколько решений, в том числе: введение новых аминогрупп в концевую область AMP с целью повышения стабильности пептидов действию протеаз; инкапсуляцию пептидов в липосомах для накопления их in situ и уменьшения их токсичности; синтез разветвленных АМП (дендримеров); синтез с помощью генной инженерии недорогих пептидов активных против мультирезистентных бактерий и грибов; синтез АМП, иммобилизованных на различных полимерных матрицах [51]. Таким образом, АМП остаются в центре внимания многочисленных исследовательских групп в мире, прявляющих интерес как к научным, так и к практическим аспектам их действия и применения в качестве новых антибиотиков.
Антибактериальные антитела. Серьёзные исследования механизмов действия и фармакокине-тики моноклональных антибактериальных антител стали проводиться в последние десятилетия. Однако лечение бактериальных инфекций с их помощью пока ещё не стало реальностью, так как большинство таких препаратов всё ещё находится на разных стадиях клинических испытаний. Для
производства их используют метод гибридом.
Механизмы действия антител разнообразны и зависят от целевой бактерии и мишени. Например, рекомбинантные антитела pagibaximab (BSYX-A110) при трёхкратном системном введении оказывали специфическое действие на липо-тейхоевые кислоты Staphylococcus aureus, необходимые для стимулирования экспрессии TLR2. При связывании с липотейхоевыми кислотами антитела этого типа стимулировали фагоцитоз и ингибировали выделение провоспалительных ци-токинов. Таким образом, антитела BSYX-A110 зарекомендовали себя хорошо переносимыми, безопасными и эффективными при лечении и профилактике инфекций, вызванных Staphylococcus aureus [4, 82—84].
Иные механизмы повреждающего действия у антител 2E9IgA1, специфичных для Mycobacterium tuberculosis. Они обладают высокой тропностью для а-кристаллического рецептора микобакте-рии, а также для рецептора CD89 макрофагов и нейтрофилов, что обусловливает либо стимуляцию фагоцитоза бактерий, либо активацию бактерицидного действия нейтрофилов. Применение этих антител может в ближайшем будущем способствовать сокращению времени химиотерапии у пациентов с туберкулёзом, снижать вирулентность микобактерий и предотвращать появление штаммов с множественной лекарственной устойчивостью [82].
Накопленный опыт использования монокло-нальных антител в клинической практике показал их высокую активность в борьбе против бактериальных, вирусных и грибковых инфекций. Чрезвычайная избирательность в сочетании с безопасностью и эффективностью делает их перспективными терапевтическими стратегиями.
Однако использование антител имеет и некоторые недостатки, связанные с дорогостоящими технологиями их получения и очистки, что с учётом небольшого спроса отражается на стоимости конечного продукта. Кроме того, необходимость системного использования антител и потеря со временем клинической эффективности из-за антигенной вариации бактерий ограничивают их практическое применение [83, 84].
Вакцины. Современные вакцины представляют собой рекомбинантные антигены, которые при введении в организм с помощью адъюванта или плазмиды индуцируют иммунный ответ против конкретного возбудителя. Кроме того, антимикробные вакцины могут содержать живые ре-комбинантные микроорганизмы, такие как Mycobacterium bovis, Listeria monocytogenes, Salmonellae spp. и Shigellae spp., в геном которого был вставлен ген, кодирующий желаемый анти-ген(ы). Такого рода ДНК-вакцины уже нашли практическое применение. При конструирова-
нии таких вакцин гены вводятся в плазмиду и кодируют несколько антигенов. Таким образом, при введении они могут индуцировать выработку специфических антител против нескольких возбудителей [4, 85, 86].
Среди перспективных препаратов, находящихся в настоящее время на клиническом испытании, следует выделить вакцину IC43, состоящую из двух рекомбинантных антигенов и предназначенную для профилактического применения против инфекций, ассоциированных с Pseudomonas aeruginosa; вакцины GSK2392105A и SA3Ag, содержащие по 3—4 антигена, которые иммунизируют против Staphylococcus aureus; вакцины, защищающие от Neisseria meningitidis, Burkholderia pseudomallei и Escherichia coli; а также препарат HlaH35L, содержащий генетически инактивированный а-токсин и вызывающий иммунизацию мышей при инфицировании Staphylococcus aureus [85, 87].
В странах, регулярно проводящих антипневмококковую вакцинацию, например, в Великобритании, наблюдалось снижение случаев инфекций верхних дыхательных путей, ассоциированной с этим возбудителем (отиты, фарингиты и синуситы) на 20% [85].
Иные источники потенциальных новых антимикробных агентов. Необходимость поиска новых антибиотиков с иными механизмами антибактериального действия привела к чрезвычайно интересной идее — вернуться к изучению натуральных продуктов путём скрининга почвенных микроорганизмов, но на этот раз с использованием новых современных технологий. Поиск и открытие источников новых антимикробных соединений из почвенных микроорганизмов активно проводился в 60—70-е гг. прошлого столетия, однако он довольно быстро завершился в связи с трудностями с их лабораторным культивированием и идентификацией. Около 99% этих бактерий не культивировались в лабораторных условиях [86]. К идее выращивать, дифференцировать и изучать антимикробную активность микроорганизмов из почвы вернулись в последние годы, когда Nikols et al. (2010) разработала для этих целей многоканальную систему, состоящую из сотен наноразмерных диффузионных камер под названием iChip. Эта система позволяет одновременно изолировать и выращивать некультивиру-емые бактерии [87].
Новый подход вскоре начал давать свои результаты. Совсем недавно Ling et al. (2015), используя такую систему и специфические X факторы роста, изолировали пептид тейксобактин, из нового вида, грамотрицательных в-протеабак-терий, получивших условное название Eleftheria terrae [88]. Выявлено, что этот пептид в очень низких концентрациях проявлял высокую актив-
ность против мультирезистентных штаммов Staphylococcus aureus, а также ингибировал рост Mycobacterium tuberculosis, Clostridium diffycile и Bacillus anthracis. Механизм его антимикробного действия, по-видимому, связан с ингибировани-ем начальных стадий синтеза молекул бактериальной клеточной стенки.
Другие исследования для вымвления новых антибактериальных агентов использовали против Streptococcus pneumoniae протеиново-липидный комплекс HAMLET, в состав которого входит человеческое грудное молоко и а-лактальбумин, смертельно опасный для опухолевыгх клеток. Этот природным комплекс убивал Streptococcus pneumoniae и не вызывал развитие резистентности [86].
Учёные многих стран уделяют большое внимание получению антибактериальных веществ различной химической природы из морских гидроби-онтов (беспозвоночных, водорослей, рыб). Нами ранее на страницах этого журнала были представлены материалы, освещающие антибактериальное и антибиоплёночное действие полисахаридов из морских бактерий и водорослей [89, 90].
В литературе уже в течение нескольких десятилетий появляется большое число работ, освещающих антибактериальную, антивирусную и антифунгальную активность биологически ак-тивныгх веществ из органов, тканей и чернил головоногих моллюсков. Антимикробная активность характерна для экстрактов органов и тканей, гидролизатов, гемолимфы, чернил этих гид-робионтов и фракций меланина [91—94]. При этом экстракты, гидролизаты и полученные из них соединения имеют индивидуальный спектр антибактериальной активности.
Высокой оценки заслуживают результаты исследований антимикробной активности БАВ из головоногих моллюсков по отношению к микроорганизмам с множественной устойчивостью к существующим антибиотикам.
Так, в биопродуктах из головоногих моллюсков содержатся субстанции, к которым чувствительны бактерии с расширенным спектром в-лак-тамаз [91]. Неочищенным гексановыш экстракт чернил кальмара L.duvauceli проявил высокую активность по отношению к E.coli и K..pneumoniae. Размеры зоны ингибирования роста E.coli составили 18 мм, K.pneumoniae — 23 мм. Минимальная ингибирующая концентрация экстракта в среднем для обоих видов микроорганизмов составляла 2,5 мг/мл, бактериостатическая — 1,25 мг/мл.
Возбудитель туберкулёза — M.tuberculosis также приобрел множественную устойчивость к препаратам первой и второй линии, применяемым в настоящее время. В связи с этим большой интерес представляет работа по исследованию антитуберкулёзного действия метанольного экстракта из чернил каракатицы Sepiella inermis [95]. В со-
ставе экстракта были обнаружены омега-3 жирные кислоты и липиды, которые нарушают клеточную мембрану микроорганизмов [96].
Микроорганизмы с множественной устойчивостью к антимикробным препаратам составляют основной массив госпитальных штаммов. По данным [97], экстракт из каракатицы Sepia sp. при заражении мышей госпитальными штаммами S.aureus и E.coli был более эффективен, чем антибиотик цефотаксим.
В литературе есть сообщения о том, что антибактериальная активность БАВ из головоногих моллюсков не уступает, а в отдельных случаях превосходит эффективность существующих антибиотиков. Так, Z. D. Degiam и A. T. Abas [67] использовали для сравнения in vitro с помощью метода диффузии в агар официнальные препараты — амикацин, карбенициллин, тобрамицин, ципрофлоксацин, эритромицин и гентамицин. У тест-микроба P.aeruginosa отсутствовала чувствительность ко всем вышеперечисленным антибиотикам, взятым в эксперимент, в то время как экстракты из Sepia sp. и Loligo sp. образовывали зону ингибирования роста синегнойной палочки диаметром 23,6 мм и 18 мм, соответственно.
В связи с этим представляют интерес исследования A. Shanmugam et al., в которых из каракатицы Euprimna berryi были получены очищенные и неочищенные образцы гепарина и гепаринопо-добных гликозаминогликанов. В качестве тест-микробов авторы использовали Bac.subtilis, E.coli, P.aeruginosa, S.aureus, S.flexneri, а также грибы — Aspergillus fumigates, Fusarium sp., Cryptococcus neo-fromans, Microsporium sp. и Candida albicans.
При помощи метода диффузии в агар было установлено, что как очищенные, так и неочищенные образцы были активны против всех использованных в опытах микроорганизмов. Авторы обращают внимание на тот факт, что полисахаридные экстракты из каракатицы являются дешевым и эффективным источником высокоактивных антибактериальных и антигрибковых субстанций.
Достаточно много работ посвящено антибактериальному действию хитозана, полученного из головоногих моллюсков [69, 96]. Хитозан представляет собой полисахарид, состоящий из ß-(1^4) связанного D-глюкозамина и М-ацетил-D-глюкозамина. Хитозан обычно получают из хитина, который найден в разных биологических источниках, в том числе, в моллюсках. При этом выход хитозана из головоногих моллюсков значительно выше, чем из традиционного источника хитозана — краба [82].
Антибактериальную активность хитозана объясняют взаимодействием между положительно заряженным хитозаном (протонированная аминогруппа) и отрицательно заряженной бактериальной мембраной (ЛПС в грамотрицательных
и липотейхоевая кислота в грамположительных бактериях). Это электрическое взаимодействие приводит к изменению проницаемости стенки микроба, что вызывает осмотический дисбаланс в бактерии и тем самым ингибирует рост микроорганизма. Кроме того, гидролиз пептидогликана в стенке микроорганизмов влечёт за собой утечку внутриклеточных электролитов, например, ионов калия и низкомолекулярных белковых компонентов (белки, нуклеиновые кислоты, лактат-дегидрогеназа).
Другой механизм взаимодействия микроорганизмов и хитозана заключается в том, что гидро-фобность пиранозидного кольца хитозана способствует транслокации его внутрь гидрофобной хвостовой части липида [60]. В результате инги-бируется синтез мРНК и белка бактерий. Вполне вероятно, что все описанные события происходят одновременно, но с разной интенсивностью.
В работе [96] авторы приводят гипотезы механизма антибактериального действия хитозана, полученного из кальмара Sepioteuthis \essoniana и предполагают, что водорастворимый хитозан увеличивает проницаемость клеточной мембраны, тем самым нарушая целостность бактериальных клеточных мембран с вытеканием содержимого бактериальных клеток. Что же касается водонера-створимого хитозана, то его молекулы могут покрывать поверхность бактериальных клеток, формируя непроницаемый слой вокруг бактерии и блокируя ее жизненно важные каналы. Такой слой, по-видимому, может предотвращать поступление в бактерию основных растворенных веществ, что также может дестабилизировать клеточную стенку, приводить к выходу содержимого и в конечном итоге привести к гибели бактерии. Наконец, N. ЗиЬЬаргаёИа й а1. [96] сообщают, что антибактериальный механизм действия хитозана кроме всего прочего может быть обусловлен аминогруппой остатка глюкозамина в положении С2. Авторы высоко оценивают антимикробное действие хитозана и считают его перспективным источником потенциальных фармакологических антимикробных агентов.
Многие авторы объясняют антибактериальную активность экстрактов из головоногих моллюсков присутствием в них антибактериальных пептидов, которые являются важным компонентом врождённого иммунитета, поскольку они не только уничтожают микроорганизмы, но и способны модулировать воспалительный ответ организма. Механизм действия этих соединений связан с наличием в их структуре положительно заряженных аминокислотных остатков, которые вступают в соединение с отрицательно заряженной мембраной микроорганизмов и проникают внутрь клетки.
Большой интерес представляет новый белок, лолдувин-8, полученный из чернил кальмара
L.duvauceli с м.м. 60 kDa и обладающий L-амино-оксидазной активностью [91]. К лолдувину-S оказались чувствительными штаммы патогенных для человека бактерий (как грамположительных, так и грамотрицательных), продуцирующих расширенный спектр в-лактамаз (E.coli, K.pneumoniae), а также метициллино- и амфотерицинорезистентных S.aureus. Зона ингибирования роста E.coli и K.pneu-monia составила 20 мм и 21 мм соответственно, МПК лолдувина-S по отношению к этим микроорганизмам была равна 25 мкг/мл. Зона ингибирования роста S.aureus составляла 24 мм, МПК — 3,125 мкг/мл. Авторы обращают внимание на тот факт, что ценность лолдувина определяется его бактерицидной способностью по отношению к антибиоти-коустойчивым штаммам бактерий и микроорганизмам с расширенным спектром в-лактамаз.
Таким образом, морской мир является источником новых терапевтических антибактериальных агентов с новыми, часто неожиданными механизмами действия. Медленное продвижение лекарственных препаратов на их основе на фармацевтический рынок связано с трудностью достижения требуемой точности и воспроизводимости партий, а это, в свою очередь, обусловлено не только уровнем развития медицинской науки, но и разобщённостью специалистов, недостаточно развитым междисциплинарным сотрудничеством учёных — биологов, молекулярных биологов, химиков, экологов, генетиков, фармакологов, врачей различных специальностей. По-видимому, в дальнейшем усилия учёных следует направить на получение низкомолекулярных фрагментов биологически активных соединений (полисахаридов, пептидов и пр.), оценку их способности связываться с различными рецепторами клеток организма, что позволит идентифицировать участки соединения, ответственные за тот или другой терапевтический эффект. После этого перспективные фрагменты будут синтезированы и определён спектр их действия.
Эти, несомненно, успешные и интересные результаты дают основания надеяться, что современные инновационные стратегии поиска новых антимикробных молекул откроют широкие перспективы для синтеза новых природных антибиотиков.
ЛИТЕРАТУРА
1. Nitsch-Osuch A., Gyrczuk E, Wardyn A. et al. Antibiotic prescription practices among children with. Adv Exp Med Biol 2016; 905: 25—31.
2. Liu J.-H, Shen J. Emergence ofplasmid-mediated colistin resistance mechanism MCR-1 in animals and human beings in China: a microbiological and molecular biological study. Lancet Infect Dis 2016; 16 (2): 161—168.
3. Mills S, Ross R.P., Hill C. Bacteriocins and bacteriophage; a narrow-minded approach to food and gut microbiology. FEMS Microbiol Rev 2017; 41: S129—S153.
4. Behrens H.M., Six A., Walker D, Kleanthous C. The therapeutic potential of bacteriocins as protein antibiotics. Emerging Topics in Life Sciences 2017; 1 (1): 65—74.
5. Carlet J., Mainardi J.L. Antibacterial agents: back to the future. Can we live with only colistin, co-trimoxazole and fosfomycin? Clin Microbiol Infect 2012; 18 (1): 1—3.
Заключение
Мы живем на планете, где одновременно существуют сотни миллионов видов живых организмов, между которыми постоянно идет непримиримая борьба за жизненные пространства и питательные ресурсы. В процессе жизнедеятельности человечество столкнулось с поразительным свойством бактерий повышать свою устойчивость к химическим антибиотикам, широко используемым последние десятилетия для лечения и профилактики инфекционных заболеваний людей и домашних животных. В виду опасности полной потери их терапевтической эффективности в течение последующих 5 лет и возникновения реальной угрозы существованию человеческой популяции возрастает необходимость разработать альтернативные антимикробные стратегии, чтобы решить эту серьёзную проблему, с которой столкнулось современное общество.
В феврале 2016 г. Liu et al. [2] были опубликованы сведения об обнаружении плазмидного гена mcr-1 в США и Китае, ответственного за приобретенную резистентность у патогенных штаммов Escherichia coli к колистину — бактериоцину из группы полимиксинов, антибиотику «последней надежды» против мультирезистеной микрофлоры с которым связывали свои надежды многие исследователи. Опасность состоит в передаче этого гена другим бактериям.
2 февраля 2017 года ВОЗ опубликовала список устойчивых к действию антибиотиков «приоритетных патогенов» — 12 видов бактерий, представляющих наибольшую угрозу для здоровья человека.
Эти сообщения подтверждают чрезвычайную актуальность поиска новых перспективных антимикробных стратегий.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Финансирование. Работа выполнена при поддержке Комплексной программы фундаментальных исследований Дальневосточного отделения РАН «Дальний Восток», проект № 18-5-099.
6. Одинцов В.Е., Стерликов С.А. Лекарственно-устойчивый туберкулез в пенитенциарных учреждениях. Медицинский альянс. 2013; 1: 68—73. / Odincov V.E., Sterlikov S.A. Lekarstvenno-ustojchivyj tuberkulez v penitenciarnykh uchrezhdenijakh. Medicinskij al'jans. 2013; 1: 68—73. [in Russian]
7. PiddockL.V. Clinically relevant chromosomally encoded multidrug resistance efflux pumps in bacteria. Clin Microbiol 2006; 19 (2): 382—402.
8. Lee H, Kim H.Y. Lantibiotics, class I bactiriocins from the genus Bacillus J Microbiol Biotechnol 2011; 21 (3): 229—235.
9. Rouveix B. Clinical implications of multiple drug resistance efflux pumps of pathogenic bacteria. J Antimicrob Chemother 2007; 59 (6): 1208—1209.
10. Stavri M, Piddock L.J., Gibbons S. Bacterial efflux pumps from natural sources. J Antimicrob Chemother 2007; 59 (6): 1247—1260.
11. Rang HP., Dale MM, Ritter J.M. et al. Rang & Dale's Pharmacology, 7th ed. Elsevier, Churchill Livingstone 2012.
12. Romanelli R.M., Clemente W.T., Lima S.S. et al. MRSA outbreak at a transplantation unit. Braz J Infect Dis 2010; 14 (1): 54—59.
13. Wardal E., Sadowy E, Hryniewicz W. Complex nature of enterococcal pheromone-responsive plasmids. Pol J Microbiol 2010; 59 (2): 79—87.
14. Martinez-Julvez M, Rojas A.L., Olekhnovich I. et al. Structure of RdxA: an oxygen insensitive nitroreductase essential for metronidazole activation in Helicobacter pylori. J Fed Eur Biochem Soc 2012; 279: 43064317.
15. Ojala V., Laitalainen J., Jalasvuori M. Fight evolution with evolution: plasmid-dependent phages with a wide host range prevent the spread of antibiotic resistance. Evol Appl 2013; 6 (6): 925—932.
16. WHO. Antimicrobial Resistance 2015, Available online at www.who.int.
17. Abhilash M, Vidya A.G., Jagadevi T. Bacteriophage therapy: a war against antibiotic resistant bacteria. Internet J Altern Med 2009; 7 (1): e17744.
18. Hagens S., Loessner M.J. Bacteriophage for biocontrol of foodborne pathogens: calculations and considerations. Curr. Pharm. Biotechnol. 2010; 11 (1): 58—68.
19. Sulakvelidze A., Alavidze Z., Morrais J. Bacteriophage therapy. Antimicrob Agents Chemother 2001; 45 (3): 649—659.
20. Borysowski J., Weber-Dabrowska B, Gorski A. Bacteriophage endolysins as a novel class of antibacterial agents. Exp Biol Med 2006; 231 (4): 366—377.
21. Chanishvili N. Phage Therapy-History from Twort and d'Herelle Through Soviet Experience to Current Approaches. Literature Review 2012; 778: 12—22. doi: 10.1016/B978-0-12-394438-2.00001-3.
22. Hyman P., Abedon S.T. Bacteriophage host range and bacterial resistance. In: Laskin, A.I., Sariaslani, S., Gadd, G.M. (Eds.), Advances in Applied Microbiology, vol. 70. Elsevier Academic Press Inc., San Diego, 2010; 217—248.
23. Wittebole X., de Roock S, Opal S.M. A historical overview of bacterio-phage therapy as an alternative to antibiotics for the treatment of bacterial pathogens. Virulence 2013; 4 (8): 1—10.
24. Maura D, DebarbieuxL. Bacteriophages as twenty-first century antibacterial tools for food and medicine. Appl. Microbiol. Biotechnol 2011; 90 (3): 851—859.
25. Chan B.K., Abedon S.T. Phage therapy pharmacology phage cocktails. In: Laskin, A.I., Sariaslani, S., Gadd, G.M. (Eds.), Advances in Applied Microbiology, vol. 78. Elsevier Academic Press Inc., San Diego, 2012; 1—23.
26. Edgar R., Friedman N, Molshanski-Mor S. et al. Reversing bacterial resistance to antibiotics by phage-mediated delivery of dominant sensitive genes. Appl Environ Microbiol 2012; 78 (3): 744—751.
27. Schmelcher M, Powell A.M., Becker S.C. et al. Chimeric phage lysins act synergistically with lysostaphin to kill mastitis-causing Staphylococcus aureus in murine mammary glands. Appl Environ Microbiol 2012; 78 (7): 2297—2305.
28. Schuch R, Pelzek A.J., Raz A. et al. Use of a bacteriophage lysin to identify a novel target for antimicrobial development. PLoS One 2013; 8 (4): e60754.
29. McGowan S, Buckle A.M., Mitchell M.S. et al. X-ray crystal structure of the streptococcal specific phage lysin PlyC. Proc Natl Acad Sci USA 2012; 109 (31): 12752-12757.
30. Daniel A, Euler C, Collin M. et al. Synergism between a novel chimerical lysin and oxacillin protects against infection by methicillin-resistant Staphylococcus aureus. Antimicrob Agents Chemother 2010; 54 (4): 1603—1612.
31. Viertel T.M., Ritter K, Horz H.-P. Viruses versus bacteria — novel approaches to phage therapy as a tool against multidrug-resistant pathogens. J Antimicrob Chemother 2014; 69 (9): 2326—2336.
32. Wernicki A., Nowaczek A., Urban-Chmiel R. Bacteriophage therapy to combat bacterial infections in poultry. Virol J 2017; 14 (1): 179.
33. Pirnay J., Verbeken G, Rose T. et al. Introducing yesterday's phage therapy in today's medicine. Future Virol 2012; 7 (4): 379—390.
34. Atterbury R.J. Bacteriophage biocontrol in animals and meat products. Microb Biotechnol 2009; 2 (6): 601—612. doi: 10.1111/j. 17517915.2009.00089.
35. Ackermann H.W. 5500 Phages examined in the electron microscope. Arch Virol 2007;152 (2): 227—243. doi: 10.1128/JVI.02727-12.
36. Summers W.C. The strange history of phage therapy. Bacteriophage 2012; 2 (2): 130—133.
37. Sulakvelidze A., Alavidze Z, Morris J.G.J. Bacteriophage therapy. Antimicrob Agents Chemother 2001; 45 (3): 649—659.
38. Tamaki H., Zhang R., Angly F.E. et al. Metagenomic analysis of DNA viruses in a wastewater treatment plant in tropical climate. Environ Microbiol 2012; 14 (2): 441—452.
39. Abedon S.T., Kuhl S.J., Blasdel B.G. et al. Phage treatment of human infections. Bacteriophage 2011; 1 (2): 66—85. doi: 10.1016/j.tibtech.2010.08.001.
40. Potera C. Phage renaissance: new hope against antibiotic resistance. Environ Health Perspect 2013; 121 (2): 48—53.
41. Balogh B, Jones J.B., Iriarte F.B. et al. Phage therapy for plant disease control. Curr Pharm Biotechnol 2010; 11 (1): 48—57.
42. Fenton M, Ross P., McAuliffe O. et al. Recombinant bacteriophage lysins as antibacterial. Bioeng Bugs 2010: 1 (1); 9—16.
43. Kutateladze M. Experience of the Eliava Institute in bacteriophage therapy. Virol Sin 2015; 30: 80—81. doi: 10.1007/s12250-014-3557-0.
44. Kawada-Matsuo M, Yoshida Y, Zendo T. et al. Three distinct two-component systems are involved in resistance to the class I bacteriocins, nukacin ISK-1 and nisin A in Staphylococcus aureus. PLoS One 2013; 8 (7): e69455.
45. Rodríguez-Rubio L, Martínez B, Rodríguez A.. et al. The phage lytic proteins from the Staphylococcus aureus bacteriophage vB SauS-phiIPLA88 display multiple active catalytic domains and do not trigger staphylococcal resistance. PLoS One 2013; 8 (5): e64671, doi: 10.1371/journal.pone.0064671.
46. Nishie M, Nagao J., Sonomoto K. Antibacterial peptides «bacteriocins»: an overview of their diverse characteristics and applications. Biocontrol Sci 2012; 17 (1): 1—16.
47. Sao-José C. Phage endolysins with broad antimicrobial activity against Enterococcus faecalis clinical strains. Microbial Drug Resist 2012; 18 (3): 322—332.
48. Gratia J.P. André Gratia: a forerunner in microbial and viral genetics. Genetics 2000; 156 (2): 471—476.
49. Bodaszewska-Lubas M, Brzychczy-Wloch M, Gosiewski T., Heczko P.B. Antibacterial activity of selected standard strains of lactic acid bacteria producing bacteriocins-pilot study. Postepy Hig Med Dosw 2012; 66: 787—794.
50. Alvarez-Sieiro P., Montalban-Lopez M, Mu D. et al. Bacteriocins of lactic acid bacteria: extending the family. Appl Microbiol Biot 2016; 100: 2939—2951. doi: 10.1007/s00253-016-7343-9.
51. Mathur H, Field D, Rea M.C. et al. Bacteriocin-Antimicrobial Synergy: A Medical and Food Perspective. Front Microbiol 2017; 8: 1205. doi: 10.3389/fmicb.2017.01205.
52. Oldfield E, Feng X.Resistance-resistant antibiotics. Trends Pharmacol Sci 2014; 35 (12): 664—674.
53. Bruhn O., Grötzinger J., Cascorbi I. et al. Antimicrobial peptides and proteins of the horse — insights into a well-armed organism. Vet Res 2011; 42 (1): 98—119.
54. Björn C, Häkansson J., Myhrman E. et al. Anti-infectious and antiinflammatory effects of peptide fragments sequentially derived from the antimicrobial peptide centrocin 1 isolated from the green sea urchin, Strongylocentrotus droebachiensis. AMB Express 2012; 2 (1): 67—78.
55. Lohans C.T., Vederas J.C. Development of class IIa bacteriocins as therapeutic agents. Int J Microbiol. 2012; 2012: 386410. doi: 10.1155/2012/386410.
56. Nakatsuji T., Gallo R.L. Antimicrobial peptides: old molecules with new ideas. J Invest Dermatol 2012; 132 (3): 887—895.
57. Brand A.M., Kwaadsteniet M., Dicks L.M. The ability of nisin F to control Staphylococcus aureus infection in the peritoneal cavity, as studied in mice. Lett Appl Microbiol 2010; 51 (6): 645—649.
58. Desriac F., Defer D., Bourgougnon N., Brillet B., Le Chevalier P., Fleury Y. Bacteriocin as weapons in the marine animal-associated bacteria warfare: inventory and potential applications as an aquaculture probiotic. Mar Drugs 2010; 8 (4): 1153—1177.
59. Fernández L, Delgado S., Herrero H., Maldonado A., Rodríguez J.M. The bacteriocin nisin, an effective agent for the treatment of staphylococcal mastitis during lactation. J Hum Lact 2008; 24 (3): 311—316. doi: 10.1177/0890334408317435.
60. Huang E, Zhang L, Chung Y, Zheng Z, Yousef A.E. Characterization and application of enterocin RM6, a bacteriocin from Enterococcus fae-calis. BioMed Res Int 2013; 2013: 206917. doi: 10.1155/2013/206917.
61. Ianiro G, Tilg H. Gasbarrini A. Antibiotics as deep modulators of gut microbiota: between good and evil. Gut 2016; 65(11): 1906—1915. doi: 10.1136/gutjnl-2016-312297.
62. Fernebro J. Fighting bacterial infections — future treatment options. Drug Resist Updat 2011; 14 (2): 125—139.
63. Ferrer M, Mendez-García C, Rojo D. et al. Antibiotic use and microbio-me function. Biochem Pharmacol 2016; doi: 10.1016/j.bcp.2016.09.007.
64. Gillor O, Nigro L.M., Riley M.A. Genetically engineered bacteriocins and their potential as the next generation of antimicrobials. Curr Pharm Des 2005; 11 (8): 1067—1075.
65. Amer L.S., Bishop B.M., van Hoek M.L. Antimicrobial and antibiofilm activity of cathelicidins and short, synthetic peptides against Francisella. Biochem. Biophys Res Commun 2010; 396 (2): 246—251. doi: 10.1016/j.bbrc.2010.04.073.
66. Aminov RI. A brief history of the antibiotic era: lessons learned and challenges for the future. Front Microbiol 2010; 1 (134): 1í7. doi: 10.3389/fmicb.2010.00134.
67. Degiam Z.D., Abas A.T. Antimicrobial activity of some crude marine Mollusca extracts against some human pathogenic bacteria. Thi-Qar Medical J 2010; 4 (3): 142—147.
68. Girija S. A., Vijayshree P.J., Pandi S.K. et al. Antibacterial effect of squid ink on ESBL producing strains of Escherichia coli and Klebsiella pneumoniae. Indian J Geo-Marine Sci 2012: l: 41 (4): 338—343.
69. Park S.C., Nam J.P., Kim J.H, Kim Y.M., Nah J.W, Jang M.K. Antimicrobial action of water-soluble beta-chitosan against clinical multi-drug resistant bacteria. Int J Mol Sci 2015; 16: 7995—8007.
70. Livermore D.M. Future directions with daptomycin. J Antimicrob Chemother 2008: 62 (3); 41—49.
71. Kosciuczuk E.M., Lisowski P., Jarczak J., Strzalkowska N, JozWik, A., Horban'czuk J., Krzyz'ewski, J., Zwierzchowski L., Bagnicka E, Cathelicidins: family of antimicrobial peptides. A review. Mol Biol Rep 2012; 39 (12): 10957—10970.
72. Laverty G., Gorman S.P., Gilmore B.F. The potential of antimicrobial peptides as biocides. Int J Mol Sci 2011; 12 (10): 6566—6596.
73. Shanmugam A., Mahalakshmi T.S., Barwin V.A. Antimicrobial activity of polysaccharide isolated from the cuttlebone of Sepia aculeata (Orbingy, 1848) and Sepia brevimana (Steenstrup, 1875): an approach to selected antimicrobial activity for human pathogenic microorganisms. J Fish Aqua Sci 2008; 3(5): 268—274.
74. Aarestrup F.M. The livestock reservoir for antimicrobial resistance: a personal view on changing patterns of risks, effects of interventions and the way forward. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 2015; 370 (1670): 20140085. doi: 10.1098/rstb.2014.0085.
75. Balu S., Reljic R., Lewis M.J. et al. A novel human IgA monoclonal antibody protects against tuberculosis. J Immunol 2011; 186 (5): 3113— 3119. doi: 10.4049/jimmunol.1003189.
76. Bebbington C., Yarranton G. Antibodies for the treatment of bacterial infections: current experience and future prospects. Curr Opin Biotechnol 2008; 19 (6): 613—619. doi: 10.1016/j.copbio.2008.10.002
77. BerryJ.D., GaudetR.G. Antibodies in infectious diseases: polyclonals, mon-oclonals and niche biotechnology. N Biotechnol 2011; 28 (5): 489—501.
78. Ter Meulen J. Monoclonal antibodies in infectious diseases: clinical pipeline in 2011. Infect Dis Clin North Am 2011; 25(4): 789—802.
79. Tsang K.Y., Luk S, Lo J.Y. et al. Hong Kong experiences the «Ultimate superbug»: NDM-1 Enterobacteriaceae. Hong Kong Med J 2012; 18 (5): 439—441.
80. Xu T., Ying J., Yao X. et al. Identification and characterization of two novel bla (KLUC) resistance genes through large-scale resistance plas-mids sequencing. PLoS One 2012; 7 (10): e47197.
81. Desbois A.P., Smith V.J. Antibacterial free fatty acids: activities, mechanisms of action and biotechnological potential. See comment in PubMed Commons belowAppl. Microbiol Biotechnol 2010: 85 (6): 1629—1642.
82. Jothi N., Kunthavai N. R. Isolation and identification of chitin and chi-tosan from cuttle bone of Sepia prashadi Winckworth. Int J Curr Sci 2014; 111: 18—25.
83. Schenkelberg T, Kieny M.P., Bianco A.E., Koff W.C. Building the Human Vaccines Project: strategic management recommendations and summary report of the 15—16 July 2014 business workshop. Expert Rev Vaccines 2015; 14(5): 629—636. doi: 10.1586/14760584.2015.1013466.
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ:
Андрюков Борис Георгиевич — д.м.н., ведущий научный сотрудник лаборатории молекулярной эпидемиологии и микробиологии НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Г. П. Сомова, Владивосток
Запорожец Татьяна Станиславовна — д. м. н., заместитель директора по научной работе НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Г. П. Сомова, Владивосток
84. Seo M, Won H, Kim J. et al. Antimicrobial peptides for therapeutic applications: a review. Molecules 2012; 17 (10): 12276—12286.
85. Riosa A.C., Moutinhoboc C.G., Pintoc F.C. et al. Alternatives to overcoming bacterial resistances: State-of-the-art. Microbiological Research 2016; 191: 51—80. doi: org/10.1016/j.micres.2016.04.008
86. Marks L.R., Clementi E.A., Hakansson A.P. et al. The human milk pro-tein-lipid complex HAMLET sensitizes bacterial pathogens to traditional antimicrobial agents. PLoS One 2012; 7(8): e43514.
87. Nichols D, Cahoon N, TrakhtenbergE.M., Pham L, Mehta A., Belanger
A., Kanigan T., Lewis K, Epstein, S.S. Use of ichip for high-throughput in situ cultivation of «uncultivable» microbial species. Appl Environ Microbiol 2010; 76 (8): 2445—2450.
88. Ling L.L., Schneider T, Peoples A.J., Spoering A.L., Engels I., Conlon
B.P., Mueller A., Schäberle T.F., Hughes D.E., Epstein S, Jones M, Lazarides L., Steadman V.A., Cohen D.R., Felix C.R., Ashley Fetterman K., Millett W.P., Nitti A.G., Zullo A.M., Chen C, Lewis K.2015. A new antibiotic kills pathogen without detectable resistance. Nature 2015; 517 (7535): 455—459.
89. Беседнова H.H., Ковалев H.H., Запорожец Т.С. и др. Головоногие моллюски — источники новых антимикробных субстанций. Антибиотики и химиотер 2016; 61 (1—2): 32—42. / Besednova N.N., Kovalev N.N., Zaporozhec T.S. i dr. Golovonogie molljuski — istochniki novykh antimikrobnykh substancij. Antibiotiki i khimioter 2016; 61 (1—2): 32—42. [in Russian]
90. Беседнова H.H., Макаренкова И.Д., Звягинцева Т.Н. и др. Инги-бирующее действие полисахаридов морских гидробионтов на формирование биопленок. Антибиотики и химиотер 2016; 61 (9—10): 64—73. / Besednova N.N., Makarenkova I.D., Zvjaginceva T.N. i dr. Ingibirujushhee dejstvie polisakharidov morskikh gidro-biontov na formirovanie bioplenok. Antibiotiki i khimioter 2016; 61 (9—10): 64—73. [in Russian]
91. Girija S., Priyadharshini J.V., Suba P.K. et al. Isolation and characterization of LOLDUVIN-S: a novel antimicrobial protein from the ink of Indian squid Loligo duvauceli. Int J Curr Res 2012; (7): 4—14.
92. Monolisha S., Mani A.E., Patterson J., Patterson E. Molecular characterization and antimicrobial activity of Octopus aegina and Octopus dolfusi in gulf of mannar coasts. IJPSR 2013; 4 (9): 3582—3587.
93. Vasanthraja D., Ravitchandirane V., Anandan V. Anti-microbial activity and spectro-chemical investigation of ink extracts of Sepiella inermis (Van Hasselt 1835). Not Sci Biol 2014; 6 (3): 273—275. doi: 10.1038/nrd3591.
94. Ravichandiran M., Thiripurasalini S., Ravitchandirane V. et al. Chemical constituents and anti-tuberculosis activity of ink extracts of cuttlefish, Sepiella inermis. J Coast Life Med 2013; 1 (4): 253—257.
95. Derby C. Cephalopod ink: production, chemistry, functions and applications. Mar. Drugs. 2014; 12(5): 2700—2730.
96. Subhapradha N., Ramasamy P., Shanmugam V. et al. Physicochemical characterisation of /?-chitosan from Sepioteuthis lessoniana gladius. See comment in PubMed Commons belowFood Chem. 2013; 141 (2): 907—913
Беседнова Наталия Николаевна — академик РАН, д. м. н., профессор, главный научный сотрудник лаборатории иммунологии НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Г. П. Сомова, Владивосток
