Несчисляев Валерий Александрович, д-р мед. наук
ул. Братская, д. 177, Пермь, 614089
Valery А. Neschislyaev, Dr. Sci. (Med.)
177 Bratskaya St., Perm 614089
Шилова Екатерина Геннадьевна
ул. Братская, д. 177, Пермь, 614089
Ekaterina G. Shilova
177 Bratskaya St., Perm 614089
Николаева Алевтина Максимовна, д-р биол. наук
ул. Братская, д. 177, Пермь, 614089
Alevtina M. Nikolaeva, Dr. Sci. (Biol.)
177 Bratskaya St., Perm 614089
Орлова Екатерина Владимировна, д-р фарм. наук
ул. Братская, д. 177, Пермь, 614089
Ekaterina V. Orlova, Dr. Sci. (Pharm.)
177 Bratskaya St., Perm 614089
Актуальность. Проблема антибиотикорезистентности микроорганизмов приобрела глобальное общемировое значение, что определяет необходимость поиска альтернативных антибактериальных средств для лечения инфекционных заболеваний, включая более широкое использование биотехнологических препаратов на основе бактериофагов и пробиотиков, в том числе метаболитного типа. Совокупность бактериотропных (антимикробных и пробиотических) свойств композиций на основе бактериофагов и метаболитов пробиотических бактерий позволяет предполагать наличие качественно нового, сочетанного антибактериального действия, а также эффективность подобных биопрепаратов в отношении антибиотикорезистентных форм микроорганизмов.
Цель. Исследование свойств комплексного биопрепарата с антибактериальной и пробиотической активностью.
Материалы и методы. Разработанный комплексный биопрепарат включает в себя пробиотик на основе экзометаболитов лактобактерий и комплексный бактериофаг. Оценку антимикробной активности комплексного биопрепарата проводили при помощи метода Аппельмана, диско-диффузионного метода в отношении газонных культур — гомологичных комплексному бактериофагу (Staphylococcus spp., Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Proteus spp., Enterococcus spp., Salmonella spp., Shigella spp.) и негомологичных (Acinetobacter baumannii, Klebsiella pneumoniae, Yersinia enterocolitica), а также в тесте ингибирования биолюминесценции генномодифицированного индикаторного штамма Escherichia coli lum+. Использовали штаммы бактерий, полученные за 2019–2022 гг. из бактериологических лабораторий лечебных учреждений Пермского края (микроорганизмы выделены из различного клинического материала и биотопов). Пробиотическую активность оценивали по стимулирующему действию на модельные микроорганизмы нормофлоры.
Результаты. Комплексный биопрепарат продемонстрировал высокую специфическую антимикробную активность (показатель титра по Аппельману — 10–6,6±0,01), которая была сопоставима с показателем бактериофага (10–6,9±0,01), входящего в состав биопрепарата. Исследование диско-диффузионным методом показало, что комплексный биопрепарат обладает более выраженным, чем отдельные его компоненты, антибактериальным действием на все тест-штаммы. Показатель оптической плотности тестовых культур отличался от контрольных значений: для Lactobacillus plantarum 8P-А — превышал в 2 раза, для Bifidobacterium bifidum 1 — в 1,5 раза, что подтверждает предположение о стимулирующем эффекте комплексного биопрепарата в отношении микроорганизмов нормофлоры. Полученные результаты свидетельствуют о совместимости фагового и пробиотического компонентов комплексного биопрепарата, а также о высоком уровне его антимикробной активности.
Выводы. Разработанный комплексный биопрепарат обладает высокой антимикробной активностью (специфической и неспецифической), проявляющейся в подавлении роста бактериальных клеток патогенных культур, не ингибируя при этом нормальную микрофлору. Новый комплексный биопрепарат позволит расширить ассортимент препаратов с пробиотическим и антибактериальным действием, в том числе в отношении антибиотикорезистентных форм микроорганизмов.
Scientific relevance. The issue of antimicrobial resistance has acquired global significance, urging the search for and use of alternative antibacterial agents to treat infectious diseases. In particular, this situation prompts wider use of biotechnology-derived medicinal products based on bacteriophages and probiotics, including those of the metabolite type. The bacteriotropic (antimicrobial and probiotic) properties of pharmaceutical compositions based on bacteriophages and metabolites of probiotic bacteria suggest a qualitatively new combined antibacterial effect, as well as effectiveness against microorganisms resistant to antibiotics.
Aim. The authors aimed to study the properties of a combined biological product with antibacterial and probiotic effects.
Materials and methods. The study focused on a combined biological product consisting of a probiotic agent based on Lactobacillus exometabolites and a complex bacteriophage. The antimicrobial activity evaluation involved the Appelmans method, a disc diffusion method using lawn cultures homologous (Staphylococcus spp., Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Proteus spp., Enterococcus spp., Salmonella spp., and Shigella spp.) and non-homologous (Acinetobacter baumannii, Klebsiella pneumoniae, and Yersinia enterocolitica) to the complex bacteriophage, and a bioluminescence inhibition test using the genetically modified indicator strain E. coli lum+. The study used bacterial strains isolated from various clinical samples and biotopes in bacteriological laboratories of healthcare institutions in the Perm Territory in 2019–2022. The probiotic activity was assessed by the stimulating effect on model microorganisms of the normal flora.
Results. The Appelmans method showed that the combined biological product had high antimicrobial activity against microorganisms homologous to the complex bacteriophage. The titres calculated for the combined biological product and its complex bacteriophage component were comparable and amounted to 10–6.6±0.01 and 10–6.9±0.01, respectively. The disc diffusion method demonstrated that the combined biological product had a more pronounced antibacterial effect on all tested strains than its individual components. The optical density values obtained with the combined biological product were 1.5 and 2 times higher than the values observed with control samples in Bifidobacterium bifidum 1 and Lactobacillus plantarum 8P-А3 cultures, respectively, which demonstrated the stimulating effect of the product on the normal flora. The study results suggest the compatibility of the phage and probiotic components of the combined biological product, as well as its high antimicrobial activity.
Conclusions. The novel combined biological product has high specific and non-specific antimicrobial activity, which consists in the inhibition of pathogenic bacteria growth without affecting the normal flora. The combined biological product broadens the range of medicinal products having probiotic and antibacterial effects, particularly on microorganisms resistant to antibiotics.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.