Адъювант – вещество, которое добавляют к лекарственным средствам или вакцинам с целью ускорения и усиления действия основного компонента. Использование адъювантов для бактериофагов призвано усиливать их антимикробное действие и / или блокировать развитие устойчивости к ним бактерий-мишеней. На сегодня проблема применения адъювантов для бактериофагов остается малоисследованной

Лучше других, пожалуй, изучены возможности комбинирования фагопрепаратов с антибиотиками, что обеспечивает синергический антимикробный эффект. Обнаружено, что антибиотики могут усиливать репликацию фагов. Например, субингибирующие концентрации цефалоспоринов увеличивают в 7 раз продукцию фагов в клетках кишечной палочки [1]. А в зараженных фагами бактериях Burkholderia cenocepacia больше фаговых частиц образуется в присутствии субингибирующих концентраций меропенема, ципрофлоксацина и тетрациклина [2]. Cубингибирующие концентрации тетрациклина обеспечивают кластеризацию бактериальных клеток и минимизируют их перемещения в разные стороны, что помогает фагам найти и поразить большее число бактерий [2]. Интересно, что усиление репликации фагов наблюдается также в случаях, когда бактерии устойчивы к антибиотику, который применяется [2]. Комбинация фагов с субингибирующими концентрациями ципрофлоксацина и меропенема подавляла рост устойчивых к фагам мутантов в опытах на модели эндокардита у животных и таким образом улучшала результаты фаготерапии [3].

Комбинация фагопрепаратов с антибиотиками открывает новые возможности в преодолении резистентности бактерий и к тем, и к другим. Так, некоторые фаги инфицируют грамотрицательные бактерии, присоединяясь к белку TolC на их поверхности, который является компонентом эфлюксной помпы – фермента, который выводит лекарства из клетки и таким образом обеспечивает устойчивость бактерии к ним. Если TolC является мутантным, фаг уже не может проникнуть в бактерию, однако эта мутация восстанавливает чувствительность бактерии к антибиотикам [4]. Похожим образом, фаг OMKO1 инфицирует P. aeruginosa путем взаимодействия с белком эфлюксной помпы MexAB / MexXY. Наличие мутации в белках помпы нарушает способность фага инфицировать бактерию, но при этом последняя становится чувствительной к ципрофлоксацину [5].

Также адъюванты используют для усиления эффекта бактериофагов в биопленках, которые, как известно, часто являются препятствием в лечении бактериальных инфекций. Несмотря на то, что фаги обладают способностью разрушать биопленки, целесообразно усилить это их свойство. В качестве адъювантов у фагов может быть использована ДНК, разрушающая внеклеточную ДНК бактерий, которая играет важную роль в агрегации последних и взаимодействии биопленок с лейкоцитами при развитии воспалительного ответа [6]. Спирты, такие как ксилитол, сорбитол и эритритол, также могут работать адъювантами для фагов – они проникают в биопленки, где накапливаются в виде токсичных неметаболизируемих фосфатов и таким образом ингибируют рост бактерий [7].

Значительного эффекта в уничтожении бактерий в биопленках удается достичь комбинацией фагов и антибиотиков. Также добавление фагов к антибиотикам позволяет снизить эффективную дозу последних [8,9].

С другой стороны, между фагами и антибиотиками возможные антагонистические отношения. Так, хинолоны в одном исследовании демонстрировали синергическое действие с бактериофагами, а в другом – антагонистическое [5,10]. А высокие дозы антибиотиков могут препятствовать размножению бактериофагов [8]. Особенно часто такие проблемы случаются при применении антибиотиков, действующих на биосинтез белка в бактериях [11].

С клинической точки зрения, применение комбинаций бактериофагов с антибиотиками может продлить жизнь имеющихся сегодня антимикробных средств, а также способствовать развитию фаготерапии. К сожалению, в большинстве случаев механизмы синергического действия антибиотиков и бактериофагов пока остаются неизвестными. Так что впереди испытания – как на животных, так и в клинике.

Источник: Luong T, Salabarria A-Ch, Roach DR. Phage Therapy in the Resistance Era: Where Do We Stand and Where Are We Going? Clinical Therapeutics, 31 August 2020. https://doi.org/10.1016/j.clinthera.2020.07.014

Література

1. A.M. Comeau, F. Tetart, S.N. Trojet, M.F. Prere, H.M. Krisch. Phage-Antibiotic Synergy (PAS): beta-lactam and quinolone antibiotics stimulate virulent phage growth. PLoS One, 2 (2007), p. e799

2. F. Kamal, J.J. Dennis. Burkholderia cepacia complex phage-antibiotic synergy (PAS): antibiotics stimulate lytic phage activity. Appl Environ Microbiol, 81 (2015), pp. 1132-1138

3. F. Oechslin, P. Piccardi, S. Mancini, et al. Synergistic interaction between phage therapy and antibiotics clears Pseudomonas aeruginosa infection in endocarditis and reduces virulence. J Infect Dis, 215 (2017), pp. 703-712

4. G.J. German, R. Misra. The TolC protein of Escherichia coli serves as a cell-surface receptor for the newly characterized TLS bacteriophage. J Mol Biol, 308 (2001), pp. 579-585

5. B.K. Chan, M. Sistrom, J.E. Wertz, K.E. Kortright, D. Narayan, P.E. Turner. Phage selection restores antibiotic sensitivity in MDR Pseudomonas aeruginosa. Sci Rep, 6 (2016), p. 26717

6. D. Harper, H. Parracho, J. Walker, et al. Bacteriophages and biofilms. Antibiotics, 3 (2014), pp. 270-284

7. S. Chhibber, S. Bansal, S. Kaur. Disrupting the mixed-species biofilm of Klebsiella pneumoniae B5055 and Pseudomonas aeruginosa PAO using bacteriophages alone or in combination with xylitol. Microbiol, 161 (2015), pp. 1369-1377

8. J. Dickey, V. Perrot. Adjunct phage treatment enhances the effectiveness of low antibiotic concentration against Staphylococcus aureus biofilms in vitro. PLoS One, 14 (2019), Article e0209390.

9. E.M. Ryan, M.Y. Alkawareek, R.F. Donnelly, B.F. Gilmore. Synergistic phage-antibiotic combinations for the control of Escherichia coli biofilms in vitro. FEMS Immunol Med Microbiol, 65 (2012), pp. 395-398

10. P. Knezevic, S. Curcin, V. Aleksic, M. Petrusic, L. Vlaski. Phage-antibiotic synergism: a possible approach to combatting Pseudomonas aeruginosa. Res Microbiol, 164 (2013), pp. 55-60

11. E. Akturk, H. Oliveira, S.B. Santos, et al. Synergistic action of phage and antibiotics: parameters to enhance the killing efficacy against mono and dual-species biofilms. Antibiotics, 8 (2019), p. 103