Биотурнир. Вскрыть оборону

1.

МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное
образовательное
учреждение высшего образования
«Ярославский государственный университет им. П. Г.
Демидова»
Биотурнир. Задача №4
Вскрыть оборону
Команда «Семья»
Макова А.И.,
Уланова А.А.,
Поддубная А.А.,
Тютин В.А.
Ярославль, 2023

2.

Условия задачи
Большинство
инфекционных
заболеваний
вызывается
микроорганизмами, существующими в форме биоплёнок. Бактерии,
живущие внутри биоплёнок, проявляют значительно более высокую
устойчивость к антибиотикам и другим лекарственным препаратам.
Наибольшую угрозу среди плёнкообразующих бактерий представляют
Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus aureus, Pseudomonas
aeruginosa, вызывающие инфекции мочеполовых путей, пневмонию, а
также инфекции после хирургического вмешательства. Предложите
стратегии
борьбы
с
заболеваниями,
обусловленными
пленкообразующими
бактериями,
учитывая
рост
их
антибиотикорезистентности.
Решение: использовать лекарственные препараты и антибиотики,
основанные на антимикробных пептидах, или бактериофаги,
выделяющие матрикс-разрушающие ферменты.
2

3.

Цель работы – Предложить стратегию борьбы с
заболеваниями, обусловленными плёнкообразующими
бактериями.
Задачи:
1.
Привести
преимущества
использования
антимикробных
пептидов
(АМП)
против
плёнкообразующих патогенных бактерий.
2.
Доказать
полезность
бактериофагов
в
противостоянии с плёнкообразующими бактериями.
3

4.

Термины
Бактериальные биоплёнки – это сообщества микроорганизмов, встроенных
в матрикс внеклеточных полимерных веществ (субстанций), которые
продуцируются самими бактериями биоплёнки и включают белки,
полисахариды, нуклеотиды в разных соотношениях [1].
Антимикробные пептиды (АМП) – это гетерогенная группа молекул,
состоящих из 12-50 аминокислотных остатков, и участвующих во
врождённом и приобретённом иммунном ответе различных организмов,
начиная с прокариот и заканчивая млекопитающими, включая человека. Их
наиболее общим признаком является способность разрушать клеточную
мембрану прокариот, вызывая тем самым гибель клеток [2].
Бактериофаг или коротко фаг - это вирус, поражающий бактерии [3].
4

5.

Критерии, необходимые для борьбы с
бактериями, образующими биоплёнки
Учитывая, что в образовании биоплёнки участвуют механизмы межбактериальной
коммуникации, молекулы, способные нарушать функционирование ассоциированных
сигнальных
путей
и,
соответственно,
одобренные
к
использованию
как
противобиоплёночные средства, должны быть малого размера [5].
При ограничении ресурсов питания или превышении допустимого уровня концентрации
токсических продуктов во внутренних архитектурных образованиях индуцируются
механизмы диспергирования биоплёнки (скоординированного высвобождения из
матрикса дифференцированных подвижных бактерий и их распространения на новые
локусы колонизации), и тем самым, разрушается целостная структура биоплёнки.
Соединения, применяемые для потенциального метода противобиоплёночного лечения,
должны действовать по такому же принципу. К этим соединениям относятся, например,
некоторые ферменты [5].
Сами лекарственные средства или искусственно созданные синтезированные
соединения, созданные для борьбы с патогенными бактериальными биоплёнками,
должны иметь как минимум одно из следующих свойств: 1) иметь возможность
ингибировать (подавлять) формирование биоплёнки; 2) иметь способность
5
дестабилизировать или разрушать структуру зрелой сформированной биоплёнки [5].

6.

Преимущества антимикробных пептидов
Основным их преимуществом является
затруднённое
формирование
резистентности микроорганизмов к этим
соединениям и одновременно отсутствие
негативного влияния на иммунную
систему,
свойственного
некоторым
другим антибиотикам. Также для многих
АМП
доказана
способность
как
предотвращать формирование биоплёнок
бактериями, так и разрушать уже
сформированные биоплёнки. Всё это
характерно как для природных АМП
системы врождённого иммунитета, так и
для
полученных
с
помощью
биотехнологий искусственных молекул
[4].
6

7.

Полезность бактериофагов
В
настоящее
время
разработаны
специфические рекомбинантные фаги,
которые способны атаковать бактерии
биоплёнки и продуцировать матриксразрушающий фермент. Такое лечение с
применением ферментов бактериофага
может быть одним из подходов к
ликвидации патологической биоплёнки,
поскольку в нём, как раз, участвует
активное диспергирование биоплёнки,
сопровождающееся
индукцией
ферментов, разрушающих компоненты
матрицы [5].
7

8.

Выводы
1. Приведены преимущества антимикробных пептидов для их
использования в качестве противоплёночных веществ: способность к
затруднению
образования
резистентности
биоплёночных
микроорганизмов (при этом никак не причиняется вред клеткам
иммунной системы); и способность оказывать как предотвращение
формирования биоплёнок бактериями, так и разрушение уже
сформированных биоплёнок.
2.
Доказана
полезность
бактериофагов
для
борьбы
с
плёнкообразующими патогенными бактериями: они при атаке на
микробов продуцируют матрикс-разрушающий фермент, который, в
свою очередь, индуцирует механизмы диспергирования биопленки, тем
самым разрушая структуру биоплёнки.
8

9.

Список литературы
1. Современные представления о биопленках микроорганизмов [Электронный ресурс]
https://pharmateca.ru/ru/archive/article/39178 (Дата обращения: 30.11.2023)
2. Х.Г. Мусин АНТИМИКРОБНЫЕ ПЕПТИДЫ — ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ ЗАМЕНА ТРАДИЦИОННЫМ
АНТИБИОТИКАМ // ФГБОУ ВО Башкирский государственный университет, г. Уфа, Россия –
2018, Т. 8, № 3, с. 295–308 (Дата обращения: 30.11.2023)
3. Бактериофаги [Электронный ресурс] https://ru.khanacademy.org/science/biology/biologyof-viruses/virus-biology/a/bacteriophages (Дата обращения: 30.11.2023)
4. Лаборатория альтернативных антимикробных биопрепаратов [Электронный ресурс]
https://iemspb.ru/department/laab/ (Дата обращения: 30.11.2023)
5. Абатуров А.Е., Крючко Т.А. Антибиопленочная терапия при лечении респираторных
инфекционных
заболеваний,
вызванных
бактериальными
патогенами
//
ГУ
«Днепропетровская медицинская академия МЗ Украины», г. Днепр, Украина; ВГУЗУ
«Украинская медицинская стоматологическая академия», г. Полтава, Украина – Vol. 13,
No 7, 2018 с. 704-709 (Дата обращения: 30.11.2023)
9