Влияние антибиотиков и наночастиц серебра на изменение чувствительности E. coli к антибактериальным препаратам

Проведены исследования по оценке влияния антибиотиков и наночастиц серебра в комбинации с антибиотиками на изменение антибиотикочувствительности к антибактериальным препаратам у референтного штамма Е. coli АТСС 25922 и ее изолята. В опыте использовали наночастицы, полученные электронно-лучевой обработкой водного раствора, содержащего водорастворимый полимер-стабилизатор и водорастворимую соль серебра. Обработка заключалась в пропускании пучка ускоренных электронов, получаемых на установке линейного ускорителя типа ИЛУ-10, через раствор с рабочей дозой 5–30 кГр размером от 20 до 60 нм. Определение чувствительности микроорганизмов референтного штамма Е. coli АТСС 25922 и ее изолята, выделенного при эндометрите коровы, к антибактериальным веществам и их сочетаний определяли из разведения с минимальной бактериостатической концентрацией. На МПА вносили 0,2 мл разведения и дискодиффузионным методом определяли антибиотикочувствительность микроорганизмов. Определение чувствительности проводили к 24 видам антибактериальных препараторов. Культивирование E. coli АТСС 25922 с AgNPs в комбинации с одним из антибиотиков (азитронит, амоксициллин, энрофлокс, цефтиофур, тилозин, кобактан, окситетрациклин) способствовало росту количества препаратов (от 14,3 до 57,1%), к которым микроорганизм был чувствителен. Культивирование изолята E. coli с 5 (62,5%) из изучаемых антибиотиков вызывало рост устойчивости от 1 (5,5%) до 3 (16,7%) антибактериальных средств. AgNPs в комбинации с антибиотиками азитронит, амоксициллин, энрофлокс, цефтиофур, тилозин, кобактан, гентамицин, окситетрациклин способствовали снижению устойчивости E. coli АТСС 25922 (от 15,4 до 46,1%) и полевого изолята E. coli (от 16,7 до 37,7 %) к антибактериальным препаратам. Установлена выраженная способность AgNPs повышать антибиотикочувствительность. Это подтверждается совместным культивированием антибиотиков и AgNPs с E. coli АТСС 25922 и полевого изолята E. coli, которое вызвало рост показателей чувствительности и высокой чувствительности к антибактериальным препаратам, которая ранее отсутствовала. Проведенные исследования подтверждают результаты исследований о наличии способности наночастиц металлов переходной группы влиять на чувствительность микроорганизмов и восстанавливать ее к антибактериальным средствам.

1. Сидоренко С.В., Тишков В.И. Молекулярные основы резистентности к антибиотикам // Успехи биологической химии. 2004. Т. 44. С. 263–306.

2. Yuan Y.G., Peng Q.L., Gurunathan S. Effects of silver nanoparticles on multiple drug-resistant strains of staphylococcus aureus and pseudomonas aeruginosa from mastitis-infected goats: an alternative approach for antimicrobial therapy // International Journal of Molecular Sciences. 2017. Mar 6. N 18 (3). DOI: 10.3390/ijms18030569.

3. Yu L., Chen X., Shang F., Ni J. The anti-biofilm effect of silver-nanoparticle-decorated quercetin nanoparticles on a multi-drug resistant Escherichia coli strain isolated from a dairy cow with mastitis // Peer-reviewed Journals. 2018. Oct 16; 6:e5711. DOI: 10.7717/peerj.5711.

4. Нестеров Н. Комбикормовой отраслью можно гордиться // Животноводство России. 2014. № 2. С. 2–4.

5. Лозовой Д.А., Рахманов А.М. Сотрудничество ветеринарных служб государств – участников СНГ // Ветеринария сегодня. 2015. № 2. С. 8–10.

6. Nadworny P.L., Wang J., Tredget E.E. Anti-inflammatory activity of nanocrystalline silver in a porcine contact dermatitis model // Nanomedicine. 2008. N 4. Р. 241–251.

7. Sibbald R.G., Contreras-Ruiz J., Coutts P. Bacteriology, inflammation, and healing: a study of nanocrystalline silver dressings in chronic venous leg ulcers // Advances in skin and wound care. 2007. N 20. Р. 549–558.

8. Tian J., Wong K.K., Ho C.M. Lok C.N., Yu W.Y., Che C.M., Chiu J.F., Tam P.K. Topical delivery of silver nanoparticles promotes wound healing // Medicinal Chemistry Research. 2007. N 2. Р. 129–136.

9. Yamanaka M., Hara K., Kudo J. Bactericidal actions of a silver ion solution on Escherichia coli, studied by energy-filtering transmission electron microscopy and proteomic analysis // Applied and Environmental Microbiology. 2005. N 71. Р. 7589–7593.

10. Jung W.K., Koo H.C., Kim K.W. Antibacterial activity and mechanism of action of the silver ion in Staphylococcus aureus and Escherichia coli // Applied and Environmental Microbiology. 2008. N 74. Р. 2171–2178.

11. Morones J.R., Elechiguerra J.L., Camacho A. The bactericidal effect of silver nanoparticles // Nanotechnology. 2005. N 16. Р. 2346–2353.

12. Shrivastava S., Tanmay B., Arnab R. Characterization of enhanced antibacterial effects of novel silver nanoparticles // Nanotechnology. 2007. N 18. Р. 225103–225112.

13. Yang W.J., Cenchao S., Zhizhou Z. Food storage material silver nanoparticles interfere with DNA replication fidelity and bind with DNA // Nanotechnology. 2009. N 20. Р. 85–102.

14. Burda C., Chen X., Narayanan R., El-Sayed M.A. Chemistry and properties of nanocrystals of different shapes // Journal of Chemical Reviews. 2005. Apr. 105 (4). P. 1025–102.

15. Panacek A., Kvítek L., Prucek R., Kolar M., Vecerova R., Pizúrova N., Sharma V.K., Nevecna T., Zboril R. Silver colloid nanoparticles: synthesis, characterization, and their antibacterial activity // Journal of Physical Chemistry B. 2006. N 110 (33). P. 16248–16253.

16. Lok C.N., Ho C.M., Chen R., He Q.Y., Yu W.Y. Silver nanoparticles: partial oxidation and antibacterial activities // Journal of Biological Chemistry. 2007. N 12. P. 527–534.

17. Singh M., Kumar M., Kalaivani R., Manikandan S., Kumaraguru A.K. Metallic silver nanoparticle: a therapeutic agent in combination with antifungal drug against human fungal pathogen // Bioprocess and Biosystems Engineering. 2013. Vol. 36. N 4. P. 407–415.

18. Panpaliya N.P., Dahake P.T., Kale Y.J., Dadpe M.V., Kendre S.B., Siddiqi A.G., Maggavi U.R. In vitro evaluation of antimicrobial property of silver nanoparticles and chlorhexidine against five different oral pathogenic bacteria // Saudi Dental Journal. 2019. Vol. 31 (1). P. 76–83. DOI: 10.1016/j.sdentj.2018.10.004.

19. Gupta D., Singh A., Khan A.U. Nanoparticles as efflux pump and biofilm Inhibitor to rejuvenate bactericidal effect of conventional antibiotic // Saudi Dental Journal. 2017. N 12 (1). P. 454. DOI: 10.1186/s11671-017-2222-6.