Антилизоцимная активность стафилококков и стрептококков

Способность стафилококков и стрептококков персистировать в организме определялась по выраженности у них антилизоцимной активности (АЛА). В статье приводится сравнительный анализ антилизоцимной активности стафилококков и стрептококков. У всех исследованных бактерий выявлена антилизоцимная активность.

Аннотация статьи
персистенция
лизоцим
антилизоцимная активность
Staphylococcus aureus
Staphylococcus epidermidis
Streptococcus pyogenes
Streptococcus salivarius
Ключевые слова

Лизоцим является одним из важнейших факторов естественной резистентности хозяина, оказывая антимикробное действие в отношении широкого круга микроорганизмов.

Лизоцим – фермент класса гидролаз, разрушающий клеточные стенки бактерий гидролизом пептидогликана. Эти белки содержатся в больших количествах в слизистой оболочке желудочно-кишечного тракта, слёзной жидкости, грудном молоке, слюне, слизи носоглотки и т.д. У лизоцима выделяют два механизма действия на бактерии. Ферментативный механизм и катионный. Наличие двух взаимодополняющих бактерицидных механизмов уменьшает вероятность полного избегания патогенных бактерий антибактериального действия лизоцима [2, с.267].

В последнее время активно изучается возможность лизоцима в предотвращении заболевания COVID-19 и в снижении вероятности перехода заболевания от лёгких в тяжёлые формы [1, с.618].

Предполагается, что первичная репликация вируса SARS-CoV-2 происходит в верхних дыхательных путях. Лизоцим подавляет проникновение вируса путем связывания с клеточными рецепторами или вирусом – требуется катионная и гидрофобная природа, а не ферментативная активность; воздействует на рецептор, к которому прикрепляется вирус SARS-CoV-2; повреждает оболочку вируса; подавляет индуцированное вирусом слияние клеток. Это влияет на инфицирование, размножение и распространение вируса внутри организма. Влияет на передачу сигналов клеток, включая путь NF-кВ, что действует на восприимчивость к инфекции. Связывает нуклеиновые кислоты [5, с.369].

Иммуномодулирующее действие лизоцима обычно рассматривается в контексте высвобождение иммуностимулирующих фрагментов после разрушения пептидогликана клеточных стенок бактерий. Вместе с тем на моделях инфекций in vivo доказано, что при дефиците лизоцима происходит не только экспансия K. pneumonia, Streptococcus pneumonia и некоторых других патогенов, но и снижение выработки противовоспалительных цитокинов в частности ИЛ-10 [4, с.1471].

В контексте поиска эффективных и нетоксичных средств для лечения и профилактики заболевания, вызванного SARS-CoV-2 в 2020 году были проведены исследования лизоцима. Сделаны выводы, что лизоцим оказывает положительное стимулирующее действие на иммунную систему, но при этом ослабляет негативные эффекты чрезмерной реакции иммунной системы на инфекцию. На сегодня известно, что при тяжёлом течении болезни наблюдается окислительный стресс, воспаление, вызванное нейтрофилами и макрофагами, цитокинами TNF-α и IL-6, а также активированная система RAS [1, с.620].

Лизоцим играет важную роль в системном ограничении воспаления, что приводит к снижению иммунной патологии и вероятности перехода заболевания от лёгких к тяжёлым формам. Лизоцим воздействует на микробы в нейтрофилах и макрофагах, увеличивает их противовоспалительную реакцию. Когда лизоцим высвобождается этими клетками и эпителиальными клетками во внеклеточное пространство, он также снижает окислительный взрыв и хемотаксис в нейтрофилах. Подавляет продукцию макрофагами TNF-α и IL-6, связывает и снижает уровни циркулирующих AGE, повышает их экскрецию почками, а экзогенный лизоцим нарушает способность пептидогликана связывать факторы комплемента, которые действуют как эксфолиатины. Также лизоцим белка куриного яйца при моделировании кишечного пищеварения проявлял заметную антиоксидантную и ингибирующую активность АПФ [3, с.1245].

В процессе эволюции у бактерий и грибов сформировались различные механизмы ингибирования лизоцима, определяемые как антилизоцимная активность (АЛА) микроорганизмов.

Антилизоцимная активность рассматривается как один из наиболее значимых персистентных свойств микроорганизмов, позволяющая им длительно существовать в организме человека.

Исследования антилизоцимной активности у возбудителей внутрибольничных инфекций, показало, что среди грамотрицательных бактерий, обнаруживаются штаммы с низким, средним и высоким уровнем антилизоцимной активности в разных соотношениях. Среди грамположительных бактерий, преобладали штаммы со средним и высоким уровнем антилизоцимной активности [6, с.52].

Целью нашей работы было определение антилизоцимной активности стафилококков и стрептококков.

Антилизоцимную активность определяли у 38 выделенных и идентифицированных штаммов Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis, Streptococcus pyogenes, Streptococcus salivarius.

Из 20 штаммов стафилококков 12 штаммов относились к виду Staphylococcus aureus и 8 штаммов к виду Staphylococcus epidermidis. Из 18 штаммов стрептококков 10 относились к виду Streptococcus pyogenes и 8 штаммов к виду Streptococcus salivarius.

Определили уровень антилизоцимной активности исследуемых бактерий. К штаммам с низким уровнем антилизоцимной активности относили культуры с активностью 1-2 мкг/мл, к штаммам со средним уровнем - 3-5 мкг/мл, с высоким – 6 мкг/мл.

Антилизоцимную активность изучали по методике О.В.Бухарина и соавт. (1984). Исследования проводили в диапазоне концентраций от 1 до 6 мкг/мл. в качестве тест-культуры исследовался штамм Micrococcus luteus var. lysodeikticus N2665.

Уровень антилизоцимной активности у всех изученных культур был средним и высоким.

Среди стафилококков выявлено 4 штамма Staphylococcus aureus со средним уровнем (33,3%) и 8 штаммов Staphylococcus aureus с высоким уровнем (66,6%); 4 штамма Staphylococcus epidermidis со средним уровнем (50%) и 4 штамма Staphylococcus epidermidis с высоким уровнем антилизоцимной активности (50%).

Среди антилизоцимных бактерий у стрептококков выявлено 3 штамма Streptococcus pyogenes со средним уровнем (30%) и 7 штаммов Streptococcus pyogenes с высоким уровнем (70%); 6 штаммов Streptococcus salivarius со средним уровнем (75%) и 2 штамма Streptococcus salivarius с высоким уровнем (25%).

Средние значения уровня антилизоцимной активности всех исследованных штаммов составили соответственно: у стрептококков – 4,9 мкг/мл, у стафилококков – 5,8 мкг/мл.

Таким образом, у всех исследованных бактерий выявлена антилизоцимная активность. У различных микроорганизмов выработались механизмы устойчивости к лизоциму, в основе которых лежит специфическая или неспецифическая инактивация данного белка.

Исследования последних лет показали, что эфирные масла базилика, пихты и чайного дерева оказывали ингибирующее действие на экспрессию антилизоцимной активности грамположительных кокков. Компоненты эфирных масел лимона, мандарина, эфкалипта проявляли подавляющий эффект в меньшей степени.

Текст статьи
  1. Mann J.K., Ndung’u T. (2020) The potential of lactoferrin, ovotransferrin and lysozyme as antiviral and immunemodulating agents in COVID-19. Future Virology, 15 (9) pp. 609-624: 10.2217/fvl-2020-0170
  2. Ragland S.A., Criss A.K. From bacterial killing to immune modulation: Recent insights into the functions of lysozyme. Bliska J.B., ed. PLoS Pathogens. 2017;13(9):e1006512. doi:10.1371/journal.ppat.1006512.
  3. Shengqi Rao, Jun Sun, Yuntao Liu, Huawei Zeng, Yujie Su, YanjunYang. ACE inhibitory peptides and antioxidant peptidesderived from in vitro digestion hydrolysate of hen egg white lysozyme. Food Chemistry 2012, 135 (3), 1245-1252.
  4. Shimada J., Moon S.K., Lee H.Y., Takeshita T., Pan H., Woo J.I., et al. (2008) Lysozyme M deficiency leads to an increased susceptibility to Streptococcus pneumonia – induced otitis media. BMC Infect Dis, 8:134 doi:10.1186/1471-2334-8-134
  5. Steinrauf L.K., Shiuan D., Yang W.J. & Chiang M.Y. (1999) Lysozyme association with nucleic acids. Biochemistry and Biophysics Research Communication 266: 366-370.
  6. Блиева Л.З. Антилизоцимная активность некоторых возбудителей внутрибольничных инфекций (статья). Материалы III Национального конгресса бактериологов в рамках XI съезда Всероссийского научно-практического общества эпидемиологов, микробиологов и паразитологов (ВНОЭМП) г. Москва, 16-17 ноября, 2017, С. 51-52.
Список литературы
Ведется прием статей
Прием материалов
c 13 августа по 19 августа
Осталось 3 дня до окончания
Публикация электронной версии статьи происходит сразу после оплаты
Справка о публикации
сразу после оплаты
Размещение электронной версии журнала
23 августа
Загрузка в eLibrary
23 августа
Рассылка печатных экземпляров
02 сентября