Бактериальные инфекции, вызываемые патогенами вроде стафилококка и микобактерий, провоцируют не только заболевания от ангины до туберкулеза, но и запускают разрушительную реакцию организма. Лейкоциты атакуют возбудителей, вызывая отек и температуру — защитные механизмы, которые часто усугубляют состояние, повреждая здоровые ткани и нарушая работу органов. Современная терапия бактериальных инфекций, сочетающая антибиотики и противовоспалительные средства, имеет серьезный побочный эффект. Первые нарушают микрофлору кишечника, ослабляя иммунитет, а вторые повреждают слизистую желудка. В результате лечение одной болезни провоцирует развитие новых осложнений. Для решения этой проблемы ученые Пермского Политеха разработали универсальное средство, которое одновременно убивает патогены и борется с воспалением. В сотрудничестве с коллегами из ИЭГМ УрО РАН и ПГФА было экспериментально подтверждено, что противовоспалительная активность пептидного комплекса на 13% выше аналога.
Статья опубликована в журнале «Антибиотики и химиотерапия».
Бактериальная инфекция — вторжение в организм микроскопических существ, которые начинают активно размножаться, повреждая клетки и ткани человека. Эти «незваные гости» становятся причиной множества заболеваний — от ангины и пневмонии до кишечных расстройств и кожных воспалений. Среди них есть особо опасные и распространенные виды, такие как золотистый стафилококк, способный вызывать тяжелые гнойные инфекции, энтерококки, которые могут стать причиной заражения крови, и микобактерии, некоторые виды которых приводят к развитию туберкулеза.
Первыми на борьбу с ними встают лейкоциты — белые кровяные тельца, которые являются главными защитниками нашего организма. Именно они атакуют и инициируют воспалительную реакцию — естественную защиту организма, которая часто работает против нас. Когда в ткани попадают бактерии, тело запускает мощный ответ: сосуды расширяются, и жидкость с иммунными клетками буквально «затапливает» пораженную зону, провоцируя отек. Он помогает изолировать инфекцию, но одновременно сдавливает нервы и здоровые структуры, усиливая боль и нарушая работу органов — например, отекшее горло может мешать дыханию. Одновременно с этим поднимается высокая температура, которая создает невыносимые условия для бактерий, но при этом повреждает и наши собственные клетки, вызывая слабость.
Сегодня для борьбы с серьезными инфекциями врачам приходится назначать сразу два типа лекарств: антибиотик для уничтожения патогенов и противовоспалительный медикамент, чтобы подавить опасные симптомы — жар, отек и боль. Однако этот подход имеет серьезные недостатки. Длительный прием противомикробных средств широкого спектра действия может наносить удар по полезной микрофлоре кишечника, ослабляя иммунитет. А популярные препараты для снятия воспаления при регулярном использовании повышают риск повреждения слизистой желудка и других осложнений. Получается, что лечение одной болезни может непреднамеренно спровоцировать начало других.
Для решения этой проблемы ученые Пермского Политеха разработали универсальное средство, которое одновременно убивает бактерии и борется с воспалением. Данные свойства были изучены совместно с коллегами из ИЭГМ УрО РАН и ПГФА.
В его основе — уникальный комплекс пептидов (небольших белковых молекул, которые естественным образом борются с инфекциями и воспалениями), полученный из лейкоцитов человеческого биоматериала.
— Мы использовали донорскую кровь, которую помещали в специальные контейнеры с раствором, предотвращающим свертывание. Затем с помощью центрифугирования (оборудование, которое разделяет кровь на ее компоненты) и последующей обработки специальными реагентами мы отделяли лейкоциты от других ее частей (плазмы, эритроцитов и тромбоцитов), — рассказала Лариса Волкова, профессор кафедры «Охрана окружающей среды» ПНИПУ, доктор медицинских наук.
Это позволило ученым получить «чистые» лейкоциты для дальнейших исследований.
На следующем этапе клетки подвергали ультразвуковой обработке, которая стала ключевым элементом всей технологии. С помощью специального прибора — ультразвукового гомогенизатора — на лейкоциты воздействовали звуковыми волнами определенной частоты и мощности (30 кГц, 50 Вт). Этот метод аккуратно разрывал внешние оболочки клеток, высвобождая биологически активные пептиды в раствор, не повреждая их. Затем полученную жидкость очистили от клеточных остатков и пропустили через стерилизующий фильтр, который задерживал бактерии, но пропускал целевые молекулы.
На заключительном этапе раствор заморозили и высушили в вакууме. Эта технология, известная как лиофилизация, позволила удалить всю воду, но сохранить структуру и биологическую активность пептидов. В результате был получен сухой порошок готового лейкоцитарного комплекса, содержащего до 17% низкомолекулярных белковых молекул.
На следующем этапе ученые проверили эффективность полученного компонента. Исследователи оценили его активность против семи видов клинически значимых бактерий, включая кишечную палочку, энтерококк и золотистый стафилококк. Для этого препарат последовательно разводили в пробирках с питательной средой, каждый раз уменьшая его концентрацию вдвое. После чего во все образцы внесли одинаковое количество болезнетворных патогенов и поместили их в термостат на 24 часа для создания идеальных условий размножения.
— Результат показал, что самая низкая концентрация, которая останавливала рост микробов, составила 1,5 мкг/мл для золотистого стафилококка, тогда как для других бактерий, например, синегнойной палочки, потребовались более высокие дозы от 6,5 до 125 мкг/мл, — поделилась Лариса Волкова.
Такой низкий показатель для патогена не только свидетельствует о высокой антибактериальной силе препарата, но и делает его чрезвычайно перспективным для борьбы с одной из самых опасных и устойчивых к антибиотикам бактерий. При этом способность комплекса подавлять рост и других тестируемых штаммов демонстрирует его широкий спектр действия.
Параллельно также изучалась противовоспалительная активность на модели каррагенинового отека у крыс (стандартный лабораторный тест, при котором у животных вызывают контролируемое и безопасное воспаление с помощью каррагенина — натурального вещества из красных морских водорослей). Им внутрибрюшинно вводили пептидный комплекс в дозе 50 мг/кг за 30 минут до создания воспаления. Через три часа после инъекции флогогенного агента (вещество, которое специально вызывает воспаление) проводили измерения объема лап и сравнивали с контрольной группой и крысами, получавших эталонный препарат.
Результаты показали, что пептидный комплекс подавлял развитие отека на 62,3%, что на 13% превышало эффективность аналога.
Следовательно, высокая антибактериальная активность в сочетании с выраженным противовоспалительным эффектом демонстрирует, что лейкоцитарный пептидный комплекс может рассматриваться как перспективная основа для создания препаратов двойного действия. Это открывает возможность разработки нового класса медикаментов, что особенно актуально в условиях распространения устойчивости бактерий к антибиотикам. Именно поэтому в дальнейшем ученые планируют разработать на его основе уникальную лекарственную форму для лечения бактериальных заболеваний, отягощенных воспалительными инфекциями.