Інформація призначена тільки для фахівців сфери охорони здоров'я, осіб,
які мають вищу або середню спеціальну медичну освіту.


Підтвердіть, що Ви є фахівцем у сфері охорони здоров'я.

"Child`s Health" Том 13, №7, 2018

Back to issue

Antibiofilm therapy in the treatment of respiratory infectious diseases caused by bacterial pathogens

Authors: Абатуров А.Е.(1), Крючко Т.А.(2)
(1) — ГУ «Днепропетровская медицинская академия МЗ Украины», г. Днепр, Украина
(2) — ВГУЗУ «Украинская медицинская стоматологическая академия», г. Полтава, Украина

Categories: Pediatrics/Neonatology

Sections: Specialist manual

print version


Summary

У колонізованому середовищі патогенні бактерії переходять з планктонної форми існування до мікробіосоціальної шляхом формування своєрідної структури — біоплівки. Формування біоплівки є ключовим фактором вірулентності широкого кола патогенних бактерій, які викликають як гострі, так і хронічні інфекції. Толерантність до антибактеріальних засобів бактерій біоплівки лежить в основі більшості рецидивуючих і хронічних інфекційних захворювань. На даний час для вирішення даної проблеми розробляються терапевтичні стратегії, що спрямовані на пригнічення життєдіяльності біоплівок. Лікарські засоби, створені для боротьби з патогенними бактеріальними біоплівками, діляться на дві великі групи: сполуки, що пригнічують їх формування, і сполуки, що дестабілізують або руйнують структуру зрілої сформованої біоплівки. Існують експериментально підтверджені дані, що застосування даних лікарських засобів стане ефективним методом лікування захворювань, асоційованих з формуванням біоплівок.

В колонизированной среде патогенные бактерии переходят из планктонной формы существования к микробиосоциальной, формируя своеобразную структуру — биопленку. Формирование биопленки является ключевым фактором вирулентности широкого круга патогенных бактерий, которые вызывают как острые, так и хронические инфекции. Толерантность к антибактериальным средствам бактерий биопленки лежит в основе большинства рецидивирующих и хронических инфекционных заболеваний. В настоящее время для решения данной проблемы разрабатываются терапевтические стратегии, которые направлены на подавление жизнедеятельности биопленок. Лекарственные средства, созданные для борьбы с патогенными бактериальными биопленками, делятся на две большие группы: соединения, ингибирующие их формирование, и соединения, дестабилизирующие или разрушающие структуру зрелой сформированной биопленки. Существуют экспериментально подтвержденные данные, что применение данных лекарственных средств станет эффективным методом лечения заболеваний, ассоциированных с формированием биопленок.

In a colonized environment, pathogenic bacteria change the form of existence from the planktonic to the microbiosocial, forming a peculiar structure, the so-called biofilm. The formation of biofilm is a key factor in the virulence of a wide range of pathogenic bacteria that cause both acute and chronic infections. The tolerance of biofilm bacteria to antibacterial agents underlies the majority of recurrent and chronic infectious diseases. Currently, therapeutic strategies are being developed to solve this problem. These strategies are aimed at suppressing the vital activity of biofilms. The therapeutic agents for protection against pathogenic bacterial biofilms are divided into two large groups. The first group are compounds that inhibit the formation of biofilms, and the second group are compounds that destabilize or destroy the structure of a mature formed biofilm. There is experimental evidence that the use of these drugs will be effective in the treatment of diseases associated with the formation of biofilms.


Keywords

бактеріальні біоплівки; респіраторні інфекційні захворювання

бактериальные биопленки; респираторные инфекционные заболевания

bacterial biofilms; respiratory infections


For the full article you need to subscribe to the magazine.


Bibliography

1. Madsen J.S., Sørensen S.J., Burmølle M. Bacterial social interactions and the emergence of community-intrinsic properties // Curr. Opin. Microbiol. — 2017. — 42. — Р. 104-109. — doi: 10.1016/j.mib.2017.11.018.

2. Brouse L., Brouse R., Brouse D. Natural Pathogen Control Chemistry to Replace Toxic Treatment of Microbes and Biofilm in Cooling Towers // Pathogens. — 2017. — 6(2). — E14. — doi: 10.3390/pathogens6020014.

3. Gupta P. Biofilm, pathogenesis and prevention — a journey to break the wall: a review / P. Gupta, S. Sarkar, B. Das et al. // Arch. Microbiol. — 2016. — 198(1). — Р. 1-15. — doi: 10.1007/s00203-015-1148-6.

4. Moser C. Biofilms and host response — helpful or harmful / C. Moser, H.T. Pedersen, C.J. Lerche et al. // APMIS. — 2017. — 125(4). — Р. 320-338. — doi: 10.1111/apm.12674.

5. Jamal M. Bacterial biofilm and associated infections / M. Jamal, W. Ahmad, S. Andleeb et al. // J. Chin. Med. Assoc. — 2017. — S1726-4901, № 17. — Р. 30258-7. — doi: 10.1016/j.jcma.2017.07.012.

6. Dragoš A., Kovács Á.T. The Peculiar Functions of the Bacterial Extracellular Matrix // Trends Microbiol. — 2017. — 25(4). — Р. 257-266. — doi: 10.1016/j.tim.2016.12.010.

7. Flemming H.C., Wingender J. The biofilm matrix // Nat. Rev. Microbiol. — 2010. — 8(9). — Р. 623-33. — doi: 10.1038/nrmicro2415.

8. Olsen I. Biofilm-specific antibiotic tolerance and resistance // Eur. J. Clin. Microbiol. Infect. Dis. — 2015. — 34(5). — Р. 877-86. — doi: 10.1007/s10096-015-2323-z.

9. Marquès C. Effects of antibiotics on biofilm and unattached cells of a clinical Staphylococcus aureus isolate from bone and joint infection / C. Marquès, J. Tasse, A. Pracros et al. // J. Med. Microbiol. — 2015. — 64(9). — Р. 1021-6. — doi: 10.1099/jmm.0.000125.

10. Batoni G., Maisetta G., Esin S. Antimicrobial peptides and their interaction with biofilms of medically relevant bacteria // Biochim. Biophys. Acta. — 2016 May. — 1858(5). — Р. 1044-60. — doi: 10.1016/j.bbamem.2015.10.013.

11. Taraszkiewicz A. Innovative strategies to overcome biofilm resistance / A. Taraszkiewicz, G. Fila, M. Grinholc, J. Nakonieczna // Biomed. Res. Int. — 2013. — 150653. — doi: 10.1155/2013/150653.

12. Ciofu O. Antibiotic treatment of biofilm infections / O. Ciofu, E. Rojo-Molinero, M.D. Macià, A. Oliver // APMIS. — 2017. — 125(4). — Р. 304-319. — doi: 10.1111/apm.12673.

13. Gbejuade H.O., Lovering A.M., Webb J.C. The role of microbial biofilms in prosthetic joint infections // Acta Orthop. — 2015. — 86(2). — Р. 147-58. — doi: 10.3109/17453674.2014.966290.

14. Zeng J. Mechanism of azithromycin inhibition of HSL synthesis in Pseudomonas aeruginosa / Zeng J., Zhang N., Huang B. et al. // Sci. Rep. — 2016. — 6. — 24299. — doi: 10.1038/srep24299.

15. Feraco D. Host environmental signals and effects on biofilm formation / D. Feraco, M. Blaha, S. Khan et al. // Microb. Pathog. — 2016. — 99. — Р. 253-263. — doi: 10.1016/j.micpath.2016.08.015.

16. Palanisamy N.K. Antibiofilm properties of chemically synthesized silver nanoparticles found against Pseudomonas aeruginosa / N.K. Palanisamy, N. Ferina, A.N. Amirulhusni et al. // J. Nanobiotechnology. — 2014. — 12. — Р. 2. — doi: 10.1186/1477-3155-12-2.

17. Dua K. Whether a novel drug delivery system can overcome the problem of biofilms in respiratory diseases / K. Dua, S.D. Shukla, R.K. Tekade, P.M. Hansbro // Drug. Deliv. Transl. Res. — 2017. — 7(1). — Р. 179-187. — doi: 10.1007/s13346-016-0349-0.

18. Priftis K.N. Bacterial bronchitis caused by Streptococcus pneumoniae and nontypable Haemophilus influenzae in children: the impact of vaccination / K.N. Priftis, D. Litt, S. Manglani et al. // Chest. — 2013. — 143(1). — Р. 152-7. — doi: 10.1378/chest.12-0623.

19. Fernández-Barat L., Torres A. Biofilms in ventilator-associated pneumonia // Future Microbiol. — 2016. — 11. — Р. 1599-1610. — doi: 10.2217/fmb-2016-0040.

20. Gil-Perotin S. Implications of endotracheal tube biofilm in ventilator-associated pneumonia response: a state of concept / S. Gil-Perotin, P. Ramirez, V. Marti et al. // Crit. Care. — 2012. — 16(3). — R93. — doi: 10.1186/cc11357.

21. Ciofu O. Antimicrobial resistance, respiratory tract infections and role of biofilms in lung infections in cystic fibrosis patients / O. Ciofu, T. Tolker-Nielsen, P.Ø. Jensen et al. // Adv. Drug. Deliv. Rev. — 2015. — 85. — Р. 7-23. — doi: 10.1016/j.addr.2014.11.017.

22. Ahearn C.P. Insights on Persistent Airway Infection by Nontypeable Haemophilus influenzae in Chronic Obstructive Pulmonary Disease / C.P. Ahearn, M.C. Gallo, T.F. Murphy // Pathog. Dis. — 2017. — doi: 10.1093/femspd/ftx042.

23. Ishak A., Everard M.L. Persistent and Recurrent Bacterial Bronchitis-A Paradigm Shift in Our Understanding of Chronic Respiratory Disease // Front Pediatr. — 2017. — 5. — Р. 19. — doi: 10.3389/fped.2017.00019.

24. Rogers G.B., van der Gast C.J., Serisier D.J. Predominant pathogen competition and core microbiota divergence in chronic airway infection // ISME J. — 2015. — 9(1). — Р. 217-25. — doi: 10.1038/ismej.2014.124.

25. Brackman G., Coenye T. Quorum sensing inhibitors as anti-biofilm agents // Curr. Pharm. — 2015. — 21(1). — Р. 5-11. — doi: 10.2174/1381612820666140905114627.

26. Oppenheimer-Shaanan Y., Steinberg N., Kolodkin-Gal I. Small molecules are natural triggers for the disassembly of biofilms // Trends Microbiol. — 2013. — 21(11). — Р. 594-601. — doi: 10.1016/j.tim.2013.08.005.

27. Romero D., Kolter R. Will biofilm disassembly agents make it to market? // Trends Microbiol. — 2011. — 19(7). — Р. 304-6. — doi: 10.1016/j.tim.2011.03.003.

28. Xu D. Advances in the treatment of problematic industrial biofilms / D. Xu, R. Jia, Y. Li, T. Gu // World J. Microbiol. Biotechnol. — 2017. — 33(5). — Р. 97. — doi: 10.1007/s11274-016-2203-4.

29. Kaistha S.D., Umrao P.D. Bacteriophage for Mitigation of Multiple Drug Resistant Biofilm Forming Pathogens // Recent. Pat. Biotechnol. — 2016. — 10(2). — Р. 184-194. — doi: 10.2174/1872208310666160919122155.

30. Latka A. Bacteriophage-encoded virion-associated enzymes to overcome the carbohydrate barriers during the infection process / A. Latka, B. Maciejewska, G. Majkowska-Skrobek et al. // Appl. Microbiol. Biotechnol. — 2017. — 101(8). — Р. 3103-3119. — doi: 10.1007/s00253-017-8224-6.

31. Omar A. Microbial Biofilms and Chronic Wounds / A. Omar, J.B. Wright, G. Schultz et al. // Microorganisms. — 2017. — 5(1). — E9. — doi: 10.3390/microorganisms5010009.

32. Lebeaux D., Ghigo J.M., Beloin C. Biofilm-related infections: bridging the gap between clinical management and fundamental aspects of recalcitrance toward antibiotics // Microbiol. Mol. Biol. Rev. — 2014. — 78(3). — Р. 510-43. — doi: 10.1128/MMBR.00013-14.

33. Koo H. Targeting microbial biofilms: current and prospective therapeutic strategies / H. Koo, R.N. Allan, R.P. Howlin et al. // Nat. Rev. Microbiol. — 2017. — 15(12). — Р. 740-755. — doi: 10.1038/nrmicro.2017.99.

34. Richter K., Van den Driessche F., Coenye T. Innovative approaches to treat Staphylococcus aureus biofilm-related infections // Essays Biochem. — 2017. — 61(1). — Р. 61-70. — doi: 10.1042/EBC20160056.

Similar articles

Dispersion of bacterial biofilm and chronization of respiratory tract infection
Authors: Абатуров А.Е.(1), Крючко Т.А.(2)
(1) — ГУ «Днепропетровская медицинская академия МЗ Украины», г. Днепр, Украина
(2) — ВГУЗУ «Украинская медицинская стоматологическая академия», г. Полтава, Украина

"Child`s Health" Том 14, №5, 2019
Date: 2019.09.18
Categories: Pediatrics/Neonatology
Sections: Specialist manual
Inhibition of bacterial quorum sensing (general concept)
Authors: Абатуров А.Е.(1), Крючко Т.А.(2)
(1) — ГУ «Днепропетровская медицинская академия МЗ Украины», г. Днепр, Украина
(2) — Украинская медицинская стоматологическая академия, г. Полтава, Украина

"Child`s Health" Том 14, №1, 2019
Date: 2019.03.06
Categories: Pediatrics/Neonatology
Sections: Specialist manual
Pharmacological effect on biofilm dispersion. Derivatives of the diffusible signal factor family
Authors: Абатуров А.Е.(1), Крючко Т.А.(2)
(1) — ГУ «Днепропетровская медицинская академия МЗ Украины», г. Днепр, Украина
(2) — ВГУЗУ «Украинская медицинская стоматологическая академия», г. Полтава, Украина

"Child`s Health" Том 14, №6, 2019
Date: 2019.11.05
Categories: Pediatrics/Neonatology
Sections: Specialist manual
Quorum sensing inhibitors of bacteria Streptococcus pneumoniae
Authors: Абатуров А.Е.(1), Крючко Т.А.(2)
(1) — ГУ «Днепропетровская медицинская академия МЗ Украины», г. Днепр, Украина
(2) — Украинская медицинская стоматологическая академия, г. Полтава, Украина

"Child`s Health" Том 14, №2, 2019
Date: 2019.05.21
Categories: Pediatrics/Neonatology
Sections: Specialist manual

Back to issue