Обзор подходов к определению антибактериальной активности новых природных и синтетических соединений
DOI:
https://doi.org/10.7242/2658-705X/2025.4.3Ключевые слова:
антибактериальная активность, антибактериальные соединения, биопленки, индикаторные штаммы, минимальная ингибирующая концентрация, покоящиеся формыАннотация
Высокий интерес к исследованию и разработке новых антимикробных препаратов из различных источников обусловлен стремительно возрастающей угрозой микробной резистентности. В связи с этим все больше внимания уделяется методам скрининга и оценки антимикробной активности. Некоторые виды тестирования, такие как диско-диффузионный метод, метод диффузии в лунках агара и разведение в бульоне, хорошо известны и широко используются. Однако способы оценки действия на биопленки, выявление и пути ингибирования покоящихся форм не получили широкого распространения. Такие методы, как проточная цитофлуорометрия, флуоресцентные и биолюминесцентные методы, позволяют быстро получить результаты оценки действия антимикробных соединений и понять их влияние на жизнеспособность и повреждение клеток, однако требуют специального оборудования и дальнейшей оценки воспроизводимости и стандартизации. В данной статье представлен обзор комплекса методов определения чувствительности бактерий, которые используются для анализа новых соединений с антибактериальным потенциалом. В работе представлены широко известные, а также разработанные в лаборатории методы детекции антибактериальной активности. К ним относятся способы выявления штаммов-антагонистов, продуцирующих антимикробные соединения, количественная оценка антибактериальной активности, выявление покоящихся форм бактерий, ингибирование адгезии бактерий на твердой поверхности, действие антибактериальных соединений на формирование биопленок и на зрелые биопленки, изучение механизма действия, а также усиление антимикробных свойств.
Библиографические ссылки
Cedeno-Munoz J.S., Aransiola S.A., Reddy K.V., Ranjit P., Victor-Ekwebelem M.O., Oyedele O.J., Perez-Almeida I.B., Maddela N.R., Rodriguez-Diaz J.M. Antibiotic resistant bacteria and antibiotic resistance genes as contaminants of emerging concern: Occurrences, impacts, mitigations and future guidelines // Sci Total Environ. 2024. – Vol. 20. – № 952. doi: 10.1016/j.scitotenv.2024.175906.
Reuben R.C., Torres C. Bacteriocins: potentials and prospects in health and agrifood systems // Arch Microbiol. – 2024. – Vol. 206. – № 5. – P. 233. doi: 10.1007/s00203-024-03948-y.
Durand G.A., Raoult D., Dubourg G. Antibiotic discovery: history, methods and perspectives // Int J Antimicrob Agents. – 2019. – Vol. 53. – № 4. – Р. 371-382. doi: 10.1016/j.ijantimicag.2018.11.010
Полюдова Т.В., Лемкина Л.М, Антипьева М.В., Есаев А.Л., Коробов В.П. Распространенность феномена продукции пептидных факторов антагонизма среди коагулазонегативных стафилококков // Микробиология. – 2024. – Т. 93. – № 6. – С. 797-806. – doi: 10.31857/S0026365624060109.
Hourigan D., Miceli de Farias F., O’Connor P.M., Hill C., Ross R.P. Discovery and synthesis of leaderless bacteriocins from the Actinomycetota // J Bacteriol. – 2024. – Vol. 206. – № 11. doi: 10.1128/jb.00298-24.
Field D., Fernandez de Ullivarri M., Ross R.P., Hill C. After a century of nisin research - where are we now? // FEMS Microbiol Rev. – 2023. – Vol. 47. – № 3. doi: 10.1093/femsre/fuad023.
Kowalczyk P., Kaczynska K., Kleczkowska P., Bukowska-Osko I., Kramkowski K., Sulejczak D. The Lactoferrin Phenomenon-A Miracle Molecule // Molecules. – 2022. – Vol. 27. – № 9. – Р. 2941. doi:10.3390/molecules2709294.
Юнникова Л.П., Акентьева Т.А., Суворова Ю.В., Данилова Е.А., Исляйкин М.К. Тропилированные 2-аминопиримидины. Особенности строения и биологическая активность // Известия высших учебных заведений. Серия: Химия и химическая технология. – 2022. – Т. 65. – № 7. – С. 35-44. doi: 10.6060/ivkkt.20226507.6562.
Frolov N.A., Seferyan M.A., Valeev A.B., Saverina E.A., Detusheva E.V., Vereshchagin A.N. The antimicrobial and antibiofilm potential of new water-soluble Tris-quaternary mmonium compounds // Int J Mol Sci. – 2023 – Vol. 24. – № 13. – Р. 10512. doi: 10.3390/ijms241310512.
Fischbach M.A., Walsh C.T. Antibiotics for emerging pathogens // Science –2009. – Vol. 325. – № 5944. – P. 1089-1093. doi:10.1126/science.1176667.
Zarrini G., Delgosha Z.B., Moghaddam K.M., Shahverdi A.R. Post-antibacterial effect of thymol // Pharmaceutical Biology – 2010. – Vol. 48. – № 6. – Р. 633-636. doi: 10.3109/13880200903229098.
Boparai J.K., Sharma P.K. Mini Review on Antimicrobial Peptides, Sources, Mechanism and Recent Applications // Protein Pept Lett. – 2020. – Vol. 27. – № 1. – Р. 4-16. doi: 10.2174/0929866526666190822165812.
Hart E.M, Bernhardt T.G. The mycomembrane // Curr Biol. – 2025. – Vol. 35. – № 3. – Р. 85-86. doi: 0.1016/j.cub.2024.11.002.
Tang Z, Tan Y, Chen H, Wan Y. Benzoxazine: A Privileged Scaffold in Medicinal Chemistry // Curr Med Chem. – 2023. – Vol. 30. – № 4. – Р. 372-389. doi: 10.2174/0929867329666220705140846.
Ndjoubi K.O., Sharma R., Hussein A.A. The Potential of Natural Diterpenes Against Tuberculosis // An Updated Review. Curr Pharm Des. – 2020. – Vol. 26. – № 24. – Р. 2909-2932. doi: 10.2174/1381612826666200612163326.
Ковалевская В.С., Молодкина Н.Р., Тимофеенко Т.И. Антагонистические свойства пробиотических штаммов молочнокислых бактерий // Электронный сетевой политематический журнал «Научные труды КубГТУ» – 2016. – № 14. – С. 785-791.
Коробов В.П., Лемкина Л.М., Полюдова Т.В. Механизм антибактериального действия лантибиотика варнерина // Микробиология – 2022. – Т. 91. № 2. – С. 217-225. – doi: 10.31857/ S0026365622020070.
Clinical and laboratory standards institute (CLSI). Performance Standards for Antimicrobial Susceptibility Testing; Seventeenth Informational Supplement. M100-S17. Wayne, PA, 2007.
Штильман М.И., Подкорытова А.В., Немцев С.В. [и др.]. Технология полимеров медико-биологического назначения. Полимеры природного происхождения. – Москва: ООО «Издательство «БИНОМ. Лаборатория знаний», 2015. – 328 с. – (Учебник для высшей школы). – ISBN 978-5-9963-1564-2.
Смирнова Т.Г., Ларионова Е.Е., Андреевская С.Н., Севастьянова Э.В., Черноусова Л.Н. Тесты лекарственной чувствительности микобактерий. Часть 2. Метод пропорций на плотных питательных средах // Вестник Центрального научно-исследовательского института туберкулеза. – 2021. – № 3. – С. 79-90. doi: 10.7868/S2587667821030092.
Калинина А.А., Македошин А.С., Гурский Н.В., Соколова Т.Н., Смирнов В.Ф. Кинетическое исследование восстановления иоднитротетразолия хлорида суспензией в физиологическом растворе грамотрицательных бактерий Pseudomonas aeruginosa и Escherichia coli. // Теоретическая и прикладная экология – 2018. №1. С. 25-32.
Скала Л.З., Сидоренко С.В., Нехорошева А.Г. [и др.]. Практические аспекты современной клинической микробиологии. - Москва, 2004. – 310 с.
Полюдова Т.В., Лемкина Л.М., Лихацкая Г.Н., Коробов В.П. Оптимизация условий получения и моделирование 3D-cтруктуры нового антибактериального пептида семейства лантибиотиков // Прикладная биохимия и микробиология – 2017. – Т. 53. – № 1. – С. 47-54. – DOI 10.7868/S0555109917010147.
Hernandes C., Coppede J.S., Bertoni B.W., França S.C., Pereira A.M.S. Flash microbiocide: a rapid and economic method for determination of MBC and MFC // Am J Plant Sci – 2013. – № 4. – P. 850–852. doi: 10.4236/ajps.2013.44104.
Menon T., Umamaheswari K., Kumarasamy N., Solomon S., Thyagarajan S.P. Efficacy of fluconazole and itraconazole in the treatment of oral candidiasis in HIV patients //Acta Tropica. – 2001. – Vol. 80. – № 2. – P. 151-154. doi: 10.1016/S0001-706X(01)00170-X. ISSN 0001-706X
Andryukov B.G., Somova L.M., Timchenko N.F., Bynina M.P., Lyapun I.N. Toxin-antitoxin systems and their role in maintaining the pathogenic potential of causative agents of sapronoses // Infect Disord Drug Targets. –2020. – Vol. 20. – № 5. – Р. 570-584. doi: 10.2174/1871526519666190715150444.
Eroshenko D.V., Polyudova T.V., Pyankova A.A. VapBC and MazEF toxin/antitoxin systems in the regulation of biofilm formation and antibiotic tolerance in nontuberculous mycobacteria // Int J Mycobacteriol. – 2020. – Vol. 9. – № 2. – Р. 156-166. doi: 10.4103/ijmy.ijmy_61_20.
Rather M.A., Gupta K., Mandal M. Microbial biofilm: formation, architecture, antibiotic resistance, and control strategies // Braz J Microbiol. – 2021. – Vol. 52. – №4. – Р. 1701-1718. doi: 10.1007/s42770-021-00624-x.
Balouiri M., Sadiki M., Ibnsouda S.K. Methods for in vitro evaluating antimicrobial activity // A review. J Pharm Anal. – 2016. – Vol. 6. – № 2. – Р.71-79. doi: 10.1016/j.jpha.2015.11.005.
Полюдова Т.В., Полушкина А.В., Ерошенко Д.В., Коробов В.П. Антибактериальные эффекты стафилококкцинов на биопленки Mycobacterium smegmatis mc2 155 // Бюллетень Оренбургского научного центра УрО РАН. – 2018. – № 3. – С. 6.
Bugg T.D.H., Kerr R.V. Mechanism of action of nucleoside antibacterial natural product antibiotics // J Antibiot (Tokyo) – 2019. – Vol. 72. – №12. – P. 865-876. doi: 10.1038/s41429-019-0227-3.
Alexander J.L., Thompson Z., Cowan J.A. Antimicrobial metallopeptides // ACS Chem Biol. – 2018. – Vol. 13. – №4. – P. 844-853. doi: 10.1021/acschembio.7b00989.
Finger S., Wiegand C., Buschmann H.J. Antibacterial properties of cyclodextrin–antiseptics–complexes determined by microplate laser nephelometry and ATP bioluminescence assay // Int. J. Pharm. – 2013. – Vol. 452. – № 1-2. – Р. 188-193. doi: 10.1016/j.ijpharm.2013.04.080.
Коробов В.П., Полюдова Т.В., Филатова Л.Б. и др. Активация аутолитической активности бактерий Staphylococcus epidermidis 33 низкомолекулярным катионным пептидом варнерином // Микробиология. – 2010. – Т. 79. – № 1. – С. 133-135.
Techaoei S. Time-kill kinetics and antimicrobial activities of Thai medical plant extracts against fish pathogenic bacteria // J Adv Pharm Technol Res. –2022.– Vol.13. – № 1. –Р. 25-29. doi: 10.4103/japtr.japtr_241_21.
Paparella A., Taccogna L., Aguzzi I. Flow cytometric assessment of the antimicrobial activity of essential oils against Listeria monocytogenes. // Food Control. – 2008. – № 19. – Р. 1174-1182.
Polyudova T., Lemkina L., Eroshenko D., Esaev A. Suppression of planktonic and biofilm of Escherichia coli by the synergistic lantibiotics–polymyxins combinations // Archives of Microbiology. – 2024. – Vol. 206, No. 4. – P. 191. doi: 10.1007/s00203-024-03922-8.
Polyudova T.V., Eroshenko D.V., Korobov V.P. The effect of sucrose-induced osmotic stress on the sensitivity of Escherichia coli to bacteriocins // Canadian Journal of Microbiology. – 2019. – Vol. 65. – № 12. – P. 895-903. doi: 10.1139/cjm-2019-0292.
van Vuuren S, Viljoen A. Plant-based antimicrobial studies-methods and approaches to study the interaction between natural products // Planta Med. – 2011. – Vol. 77. – № 11. – Р. 1168-82. doi:10.1055/s-0030-1250736.
Кононова Л.И., Пьянков И.А., Смоляк А.А. и др. Синергидное действие катионного пептида хоминина и нового дезинфектанта на основе изохинолина на образование биоплёнок полирезистентных стафилококков // Антибиотики и химиотерапия. – 2020. – Т. 65. – № 5-6. – С. 11-18. – DOI 10.37489/0235-2990-2020-65-5-6-11-18.
Ianevski A., Giri A.K., Aittokallio T. SynergyFinder 2.0: visual analytics of multi-drug combination synergies // Nucleic acids research – 2020. – Vol. 48. – № 1. – Р. 488-493. doi: 10.1093/nar/gkaa216.
Zhang M., Song Y., Wang J., Shi X., Chen Q., Ding R., Mou J., Fang H., Zhou Y., Chen R. Enhancement effect of static magnetic field on bactericidal activity // Small. – 2025. – Vol. 21. – № 18. doi: 10.1002/smll.202412334.
Yang X., Rai R., Huu C.N., Nitin N. Synergistic antimicrobial activity by light or thermal treatment and lauric arginate: membrane damage and oxidative stress // Appl Environ Microbiol. – 2019. – Vol. 85. – № 17. doi: 10.1128/AEM.01033-19.
