For all questions:

+7 495 274-22-22

UDK: 616.31–022:616–002 DOI:10.33920/MED-12-2408-05

Oral microbiota autobacteriocins directed against pathogens of bacterial complications of respiratory infections

Lyudmila Aleksandrovna Kraeva PhD in Medicine, head of the Laboratory of Medical Bacteriology, St. Petersburg Pasteur Institute (14, Mira str., St. Petersburg, 197101), professor of the Department of Microbiology, FSBMEI HE S.M. Kirov Military Medical Academy of the Ministry of Defense of the Russian Federation (St. Petersburg, Russia, 6, Akademika Lebedeva str., St. Petersburg, 194044), E-mail: lykraeva@yandex.ru, ORCID ID: 0000-0002-9115-3250
Aleksandr Leonidovich Panin PhD Candidate in Medicine, chief specialist in medical logistics of the Logistics Center of the Russian Antarctic Expedition, FSBI Arctic and Antarctic Research Institute, 38, Beringa str., St. Petersburg, 199397, Е-mail: alp.1952@mail.ru, ORCID ID:0000-0001-6411-0274
Irina Anatolievna Derevyanchenko biologist of the Bacteriological Laboratory, Eastern Branch of the FSBI Center of Hygiene and Epidemiology in St. Petersburg and the Leningrad Region (77A, Volkovsky ave., St. Petersburg, 192102), junior researcher of the Laboratory of Medical Bacteriology, St. Petersburg Pasteur Institute (14, Mira str., St. Petersburg, 197101), Е-mail: tamiirina110804@mail.ru, ORCID ID: 0009-0001-5575-1296

Recent years have been marked by a wide spread of respiratory viral infections, which are often accompanied by the development of bacterial complications. The greatest danger is posed by nosocomial strains with multidrug resistance. One of the ways to combat antibiotic-resistant strains is the possibility of using bacteriocins produced by certain bacteria that are present in the human body, food, and the environment. The most interesting are the strains of autobacteriocins isolated from the human's own normal microbiota, which does not have immune rejection. The purpose of the study: to investigate the antibacterial effect of autobacteriocins of the oral microbiota against the main pathogens of bacterial complications in respiratory infections. Six reference strains from the ESKAPE group (Enterococcus faecalis, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa, Enterobacter spp.) and 18 multi-resistant strains of the same group isolated from the respiratory tract of individuals with bacterial complications of viral infections were examined. The study used bacteriological, molecular biological, and statistical methods, as well as mass spectrometric research method. The autobacteriocins isolated from Enterococcus faecalis, Streptococcus salivarius, and Lactobacillus paracasei bacteria were the most effective against multidrug-resistant strains from the ESKAPE group. Notably, the concentration of bacteriocin-producing bacteria in the medium of co-cultivation was 500 and 1,000 times less than the strains against which they were directed. Suppression of the growth of multidrug-resistant strains by 2-3 times compared with the initial one was observed after 2 hours. Thus, the antibacterial effectiveness of autobacteriocins against resistant strains of bacteria isolated from the same individual suggests the possibility of a personalized approach to obtaining and using autoprobiotic strains of bacteria to combat bacterial complications of the respiratory tract.

Отличительной особенностью последних десятилетий является появление вспышек и эпидемий, обусловленных возбудителями вновь появляющихся инфекций [1]. Многолетние исследования свидетельствуют о том, что острые респираторные вирусные инфекции (ОРВИ) часто сопровождаются иммунной супрессией, что приводит к длительной виремии, активации бактерий в очаге инфекции и развитию бактериальных осложнений. Подобный сценарий был характерен для всех пандемий гриппа [2] и отмечался при новой коронавирусной инфекции, вызванной SARS-CoV-2 (COVID-19) [3]. При этом происходит инфицирование различными бактериальными патогенами, среди которых наибольшей значимостью отличаются возбудители госпитальных инфекций [4].

Наиболее высокая летальность пациентов отмечается в реанимационных отделениях при заражении их бактериями группы ESKAPE [5]. Представители этой группы отличаются наиболее выраженной резистентностью к антибиотикам: Enterococcus faecalis, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniaе, Acinetobacter baumannii, Рseudomonas aeruginosa, Enterobacter spp. [6]. Они причастны к развитию многих внутрибольничных инфекций, таких как бактериемия, инфекция мочевыводящих путей, пневмония, менингит и раневые инфекции [7]. Возбудители ESKAPE в процессе эволюции выработали механизмы устойчивости к различным классам антибиотиков путем генетических мутаций и посредством мобильных генетических элементов [8]. Штаммы этой группы, выделенные в Российской Федерации, отличаются наиболее высокой множественной лекарственной устойчивостью (МЛУ) к антибактериальным препаратам [9].

В связи с тем, что разработка новых антибактериальных препаратов в последние годы претерпевает значительный кризис, российским и международным медицинским сообществом предложены пути решения этой проблемы путем исследования и разработки различных способов борьбы с резистентными штаммами бактерий [10]. Как известно, некоторые бактерии способны продуцировать вещества, обладающие антимикробным действием, — бактериоцины [11]. Они обладают преимуществами по сравнению с антибиотиками: бактериоцины вызывают необратимое повреждение и гибель клетки-мишени, что препятствует развитию резистентности у бактерий к действующему веществу; штаммы-продуценты бактериоцинов обладают активностью даже в отношении штаммов с МЛУ; бактериоцины полностью расщепляются в организме человека, в отличие от антибиотиков, не приводя к накоплению токсичных компонентов [12].

For citation:
Lyudmila Aleksandrovna Kraeva, Aleksandr Leonidovich Panin, Irina Anatolievna Derevyanchenko, Oral microbiota autobacteriocins directed against pathogens of bacterial complications of respiratory infections. Therapist. 2024;8.
The full version of the article is available for subscribers of the journal
Article language:
Actions with selected: