Antibakteriālo līdzekļu efekts baktēriju biofilmās.

Abstract

Escherichia coli (E.coli) ir viena no biežākajām urīnceļu infekcijas ierosinātājiem, kuras gadījumā nepieciešama antimikrobiāla terapija, turklāt E.coli bieži ir spējīgā veidot baktēriju biofilmu. Baktērijas, kuras atrodas biofilmā ir daudz rezistentākas pret antibiotikām, nekā plakntoniskas šūnas, līdz ar to urīnceļu infekcijas kļūst aizvien grūtāk ārstējamas. Rezistence pret antibiotikām ļoti strauji izplatās un ir kļuvusi par vienu no galvenajām veselības aprūpes sistēmas problēmām, līdz ar to nepieciešams meklēt jaunas alternatīvas klasiskajai antimikrobiālajai terapijai. Šajā pētījumā tika izmantoti seši E.coli baktērijas celmi, kuri tika izolēti no pacientiem ar urīnceļu infekcijām un kuriem tika noteikta baktēriju biofilmas veidošanas spēja un antimikrobiālā jutība. Divi celmi, kuriem piemita visizteiktākā biofilmas veidošanas spēja tika izvēlēti tālākiem eksperimentiem, lai noteiktu minimālo inhibējošo koncentrāciju un minimālo biofilmu iznīcinošo koncentrāciju in vitro testos izmantojot amoksiklāvu, ciprofloksacīnu un trīs komerciālus baktriofāgu kokteiļus ((Pyobacteriophag, Ses, and Intesti). Gadījumos, ja fāga efekts bija zems, tika veikta fāga adaptācijas procedūra. Lai gan 021UR celma veidotā biofilma bija rezistenta pret amoksiklāvu un ciprofloksacīnu, visi trīs fāgu kokteiļi spēja samazināt biofilmas veidošanos. Savukārt 01206UR celmam bakteriofāgi neuzrādīja efektivitāti nedz planktoniskās, nedz biofilmu veidojošās šūnās. Pēc Pyobacteriophag adaptācijas procedūras efekts tika uzlabots un neatkarīgi no koncentrācijas adaptētais fāgu kokteilis spēja iznīcināt abas 01206UR celma šūnas: gan planktoniskās, gan biofilmā esošās. Bakteriofāgi, kuri spēj iznīcināt baktēriju veidotas biofilmas var tikt izmantoti kā alternatīva terapija antibiotiku terapijai, taču katrs klīniskais gadījums ir jāizskata individuāli. Pētījumā iegūtie rezultāti norāda, ka bakteriofāgi spēj veiksmīgi iznīcināt baktēriju biofilmas tādos gadījumos, kad antibiotikas to nespēj. Pirms terapijas uzsākšanas antimikrobiālā un fāgu jutība būtu jānosaka biofilmu modeļos, lai pārliecinātos par terapijas atbilstību un efektivitāti konkrētajā gadījumā. Bakteriofāgi ir daudzsološi aģenti ar biofilmu saistītu infekciju ārstēšanai, taču ir nepieciešami arī turpmāki pētījumi.

Escherichia coli (E.coli) is a common cause of urinary tract infections that requires antimicrobial therapy and in addition E.coli is often associated with biofilm-forming ability. Bacteria inside the biofilm are more resistant to antibiotics, than planktonic cells and as a result, urinary tract infections are becoming increasingly difficult to treat. Antibiotic resistance is spreading rapidly and is a major problem for the healthcare system, therefore, new alternatives to antibacterial therapy are needed.In this study six E.coli strains isolated from patients with urinary tract infections were screened for biofilm-forming capability and antimicrobial susceptibility. Two of the most significant biofilm-producing strains were selected for minimal inhibitory concentration and minimal biofilm eradication concentration in vitro testing using amoxicillin–clavulanic acid, ciprofloxacin, and three commercial bacteriophage cocktails (Pyobacteriophag, Ses, and Intesti). In case of a low phage effect, an adaptation procedure was performed. Although the biofilms formed by strain 021UR were resistant to amoxicillin–clavulanic acid and ciprofloxacin, the three phage cocktails were able to reduce biofilm formation. In contrast, phages did not affect the 01206UR strain against planktonic and biofilm-forming cells. After Pyobacteriophag adaptation, the effect improved, and, regardless of the concentration, the adapted phage cocktail could destroy both planktonic cells and the biofilm of strain 01206UR. Bacteriophages capable of killing bacteria in biofilms can be used as an alternative to antibiotics. Our results indicate that bacteriophages can successfully destroy bacterial biofilms, even when antibiotics cannot. However, each case should be considered individually due to the lack of clinical trials for phage therapy. Antimicrobial and phage susceptibility should be determined in biofilm models before treatment to achieve the desired anti-biofilm effect. Bacteriophages are promising agents for biofilm-associated infections, so further studies are needed to investigate the action of bacteriophages in bacterial biofilms more closely.