Аннотация
Цель: изучить влияние ацетилсалициловой кислоты на процессы роста и формирования биоплёнок, образованных штаммами: Staphylococcus. aureus, S. epidermidis, Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa.
Материал и методы. Дизайн исследования включал работу с биоплёнками, выращенными на полистироловых планшетах. В качестве объектов выступили эталонные штаммы P. aeruginosa АТСС 27853, K. pneumoniae АТСС 700603, S. aureus АТСС 29213, S. epidermidis АТСС 14990, клинически значимые штаммы (S. aureus (n = 12), S. epidermidis (n = 12), K.pneumoniae, P. aeruginosa (n = 12)), выделенные из очагов у пациентов с хроническим остеомиелитом. В первой (контрольной) серии оценивали уровень биоплёнкообразования исследуемых штаммов через 48 ч инкубации. В опытной серии на 24-часовые биоплёнки воздействовали 0,03 % (300 мкг/мл) раствором АСК и через 24 ч оценивали активность биоплёнкообразования.
Результаты. Воздействие АСК на биоплёночные формы музейных культур снижало плёнкообразование S. aureus на 8,6%, S. epidermidis на 7,6 %, P. aeruginosa на 16,9 % (p = 0,021), K. pneumoniae на 36 % (p = 0,0041)
Воздействие АСК на суточные биоплёнки, образованные клиническими штаммами K. pneumoniae, снизило биоплёнкообразование на 36,8 % (p = 0,0013). АСК в отношении биоплёнок, формируемых штаммами P. aeruginosa, снижала плёнкообразование на 17 % (p = 0,021). Умеренный эффект ингибирования наблюдали для штаммов S. aureus (снижение интенсивности пленкообразования на 8,5 %). Наименьший эффект из всех протестированных штаммов отмечали для биоплёночных форм S. epidermidis. Снижение биоплёнкообразования составило 3,2 %.
Заключение. Можно предположить, что АСК обладает статистически значимой способностью подавлять образование бактериальных биоплёнок, причем наиболее сильный эффект наблюдается в отношении K. pneumoniae и P. aeruginosa, что имеет важное значение для разработки новых стратегий по преодолению антибиотикорезистентности, связанной с биоплёнками.
Annotation
Objective. The study involved biofilms grown on polystyrene plates. The reference strains were Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853, Klebsiella pneumoniae ATCC 700603, Staphylococcus aureus ATCC 29213, and Staphylococcus epidermidis ATCC 14990, as well as clinically significant strains (S. aureus (n = 12), S. epidermidis (n = 12), K. pneumoniae, and P. aeruginosa (n = 12)), isolated from lesions in patients with chronic osteomyelitis. In the first (control) series, the level of biofilm formation of the studied strains was assessed after 48 hours of incubation. In the experimental series, 24-hour biofilms were exposed to a 0.03 % (300 μg/ml) ASA solution, and biofilm formation activity was assessed after 24 hours.
Results. Exposure of biofilm forms of museum cultures to ASA reduced film formation by S. aureus by 8.6 %, S. epidermidis by 7.6 %, P. aeruginosa by 16.9 % (p = 0.021), and K. pneumoniae by 36 % (p = 0.0041). Exposure of 24-hour biofilms formed by clinical strains of K. pneumoniae to ASA reduced biofilm formation by 36.8 % (p = 0.0013). ASA reduced biofilm formation by 17 % (p = 0.021) against P. aeruginosa strains. A moderate inhibitory effect was observed for S. aureus strains (an 8.5 % reduction in film formation intensity). The least effective of all tested strains was observed for biofilm-forming S. epidermidis, with a 3.2 % reduction in biofilm formation.
Conclusion. These data suggest that acetylsalicylic acid has a statistically significant ability to inhibit bacterial biofilm formation, with the strongest effect observed against K. pneumoniae and P. aeruginosa bacteria. This has important implications for the development of new strategies to overcome biofilm-associated antibiotic resistance.
Key words: chronic osteomyeliti; biofilms; aspirin; polystyrene plates
Список литературы
ЛИТЕРАТУРА (пп. 2, 4, 5, 9-14, 16-20 cм. REFERENCES)
1. Клюшин Н.М., Ермаков А.М., Судницын А.С. Десятилетний опыт комплексного подхода к лечению больных хроническим остеомиелитом. Opinion Leader. 2021; 7(48): 34-43.
3. Миронов С.П., Цискарашвили А.В., Горбатюк Д.С. Хронический посттравматический остеомиелит как проблема современной травматологии и ортопедии (обзор литературы). Гений ортопедии. 2019; 25(4): 610-21. DOI: 10.18019/1028-4427-2019-25-4-610-621.
6. Шипицына И.В., Осипова Е.В., Асташова О.А., Леончук Д.С. Мониторинг ведущих возбудителей остеомиелита и их антибиотикорезистентности. Клиническая лабораторная диагностика. 2020; 65(9): 562-6. DOI: 10.18821/0869-2084-2020-65-9-562-566.
7. Ильина Т.С., Романова Ю.М. Бактериальные биоплёнки: роль в хронических инфекционных процессах и поиск средств борьбы с ними. Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 2021; 39(2): 14-24. DOI: 10.17116/molgen20213902114.
8. Гордина Е.М., Божкова С.А. Бактериальные биоплёнки в ортопедии: проблема и возможные перспективы профилактики. Российский медицинский журнал. 2021; 8: 29-32.
15. Шипицына И.В., Осипова Е.В. Биоплёнкообразующая способность выделенных из ран больных хроническим остеомиелитом штаммов Staphylococcus aureus и Pseudomonas aeruginosa и их ассоциаций, полученных in vitro. Успехи современного естествознания. 2014; 3(11):18-21.
REFERENCES
Klyushin N.M., Ermakov A.M., Sudnitsyn A.S. Ten-year experience of an integrated approach to the treatment of patients with chronic osteomyelitis. Opinion Leader. 2021; 7(48): 34-43. (in Russian)
Singh S., Tan C.L., Ahmad A.R. Explaining osteomyelitis and prosthetic joint infections (PJI) in terms of biofilm — a review. Malays Orthop. J. 2021; 15(2): 1-8. DOI: 10.5704/MOJ.2107.001.
Mironov S.P., Tsiskarashvili A.V., Gorbatyuk D.S. Chronic post-traumatic osteomyelitis as a problem of modern traumatology and orthopedics (literature review). Geniy ortopedii. 2019; 25(4): 610-21. DOI: 10.18019/1028-4427-2019-25-4-610-621. (in Russian)
Ma X., Han S., Ma J., Chen X., Bai W., Yan W., Wang K. Epidemiology, microbiology and therapeutic consequences of chronic osteomyelitis in northern China: A retrospective analysis of 255 patients. Sci. Rep. 2018; 8(1): 14895. DOI: 10.1038/s41598-018-33106-6.
Zhang K., Bai Y.Z., Liu C., Liu S.S., Lu X.X., Yang R.G. Composition of pathogenic microorganism in chronic osteomyelitis based on metagenomic sequencing and its application value in etiological diagnosis. BMC Microbiol. 2023; 313. DOI: 10.1186/s12866-023-03046-x.
Shipitsyna I.V., Osipova E.V., Astashova O.A., Leonchuk D.S. Monitoring of the leading pathogens of osteomyelitis and their antibiotic resistance. Klinicheskaya Laboratornaya Diagnostika. 2020; 65(9): 562-6. DOI: 10.18821/0869-2084-2020-65-9-562-566. (in Russian)
Il`ina T.S., Romanova Yu.M. Bacterial biofilms: role in chronic infectious processes and the search for means to combat them. Molekulyarnaya genetika, mikrobiologiya i virusologiya. 2021; 39(2): 14-24. DOI: 10.17116/molgen20213902114. (in Russian)
Gordina E.M., Bozhkova S.A. Bacterial biofilms in orthopedics: the problem and possible prospects for prevention. Rossiyskiy meditsinskiy zhurnal. 2021; 8:29-32. (in Russian)
Zhao A., Sun J., Liu Y. Understanding bacterial biofilms: from definition to treatment strategies. Front. Cell. Infect. Microbiol. 2023; 13:1137947. DOI: 10.3389/fcimb.2023.1137947.
Fantoni M., Taccari F., Giovannenze F. Systemic antibiotic treatment of chronic osteomyelitis in adults. Eur. Rev. Med. Pharmacol. Sci. 2019; 23(Suppl. 2): 258-70. DOI: 10.26355/eurrev_201904_17500.
Venkateswaran P., Vasudevan S., David H., Shaktivel A., Shanmugam K., Neelakantan P., Solomon A.P. Revisiting ESKAPE Pathogens: virulence, resistance, and combating strategies focusing on quorum sensing. Front. Cell. Infect. Microbiol. 2023; 13:1159798. DOI: 10.3389/fcimb.2023.1159798.
González-Bello C. Antibiotic adjuvants — A strategy to unlock bacterial resistance to antibiotics. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2017; 27(18): 4221-8. DOI: 10.1016/j.bmcl.2017.08.027.
Abidi S.H., Ahmed K., Kazmi S.U. The antibiofilm activity of Acetylsalicylic acid, Mefenamic acid, Acetaminophen against biofilms formed by P. aeruginosa and S. epidermidis. J. Pak. Med. Assoc. 2019; 69(10):1493-5.
Wei Y.P., Chien J.C., Hsiang W.H., Yang S.W., Chen C.Y. Aspirin administration might accelerate the subsidence of periprosthetic joint infection. Sci. Rep. 2020; 10(1):15967. DOI: 10.1038/s41598-020-72731-y.
Shipitsyna I.V., Osipova E.V. Biofilm-forming ability of Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa strains isolated from wounds of patients with chronic osteomyelitis and their associations obtained in vitro. Uspekhi sovremennogo estestvoznaniya. 2014; 3(11):18-21. (in Russian)
Dotto C., Lombarte Serrat A., Cattelan N., Barbagelata M.S., Yantorno O.M., Sordelli D.O. et al. The active component of aspirin, Salicylic Acid, promotes Staphylococcus aureus biofilm formation in a pia-dependent manner. Front. Microbiol. 2017; 8: 4. DOI: 10.3389/fmicb.2017.00004.
Zimmermann P., Curtis N. Antimicrobial effects of antipyretics. Antimicrob. Agents Chemother. 2017; 61(4):e02268-16. DOI: 10.1128/AAC.02268-16.
El-Mowafy S.A., Abd E.l. Galil K.H., El-Messery S.M., Shaaban M.I. Aspirin is an efficient inhibitor of quorum sensing, virulence and toxins in Pseudomonas aeruginosa. Microb. Pathog. 2014; 74: 25-32. DOI: 10.1016/j.micpath.2014.07.008.
Badawy M.S.E.M., Riad O.K.M., Harras M.F., Binsuwaidan R., Saleh A., Zaki S.A. Chitosan–Aspirin combination inhibits quorum-sensing synthases (lasI and rhlI) in Pseudomonas aeruginosa. Life. 2024; 14(4): 481. DOI: 10.3390/life14040481.
Ruhal R., Kataria R. Biofilm patterns in gram-positive and gram-negative bacteria. Microbiol. Res. 2021; 251:126829. DOI: 10.1016/j.micres.2021.126829.