Разработка и оценка эффективности ранозаживляющих соединений на основе катионных пептидов и фуллерена

Инфекции кожи и мягких тканей при хирургических манипуляциях обычно вызваны широким спектром бактериальных микроорганизмов, и служат основной причиной септических осложнений и госпитальной смертности. Лечение таких ран является очень сложной проблемой, часто обусловленной переходом воспалительного процесса в хроническую стадию в связи с наличием устойчивой патогенной микрофлоры в раневой ткани. Целью работы было проанализировать ранозаживляющую активность мазевой композиции на основе водной дисперсии фуллерена С60 (ВДФ) на модели кожной травмы in vivo, оценить влияние ВДФ на экспрессию цитокинов как маркеров регенеративных процессов, определить антибактериальную активность разработанных нами катионных пептидов. ВДФ получали методом тангенциальной ультрафильтрации, а затем на ее основе готовили мазевую композицию. Моделирование кожной травмы проводили с использованием мышей линии BALB/c. Синтез катионных пептидов (КП) осуществляли твердофазным методом, используя Fmoc-технологию. Антибактериальную активность КП и ВДФ оценивали методом подсчета колоний. Установлено, что мазь на основе ВДФ обладала ранозаживляющей и противовоспалительной активностью. У наиболее активных КП, AB-1, AB-2, AB-3 и ST-10 минимальная бактерицидная концентрация (МБК) в отношении бактериального штамма E. coli Dh5 α составляла 1,15, 0,11, 0,74 и 0,74 мM, соответственно, при МБК ампициллина 0,7 мM. Мы предполагаем, что создание гибридных соединений/конъюгатов фуллерена С60 с активными КП будет перспективным направлением в разработке лекарственных средств для терапии раневых поражений, осложненных бактериальной инфекцией.

1. The report "Scar Treatment Market Size, Share & Trends Analysis Report By Scar Type, By Product, By End Use And Segment Forecasts, 2019–2026". GLOBE NEWSWIRE. New York, 2019.

2. Beyene RT, Derryberry SL Jr, Barbul A. The Effect of Comorbidities on Wound Healing. Surg Clin North Am. 2020; 100 (4): 695–705. DOI: 10.1016/j.suc.2020.05.002. Epub 2020 Jun 17. PMID: 32681870.

3. Sachdeva C, Satyamoorthy K, Murali TS. Microbial Interplay in Skin and Chronic Wounds. Curr Clin Micro Rpt. 2022; 9: 21–31. DOI: 10.1007/s40588-022-00180-4.

4. Huszczynski SM, Lam JS, Khursigara CM. The Role of Pseudomonas aeruginosa Lipopolysaccharide in Bacterial Pathogenesis and Physiology. Pathogens. 2019; 9: 6. DOI: 10.3390/pathogens9010006.

5. Puca V, Marulli RZ, Grande R, Vitale I, Niro A, Molinaro G, et al. Microbial Species Isolated from Infected Wounds and Antimicrobial Resistance Analysis: Data Emerging from a Three– Years Retrospective Study. Antibiotics (Basel). 2021; 10 (10): 1162. PubMed PMID: 34680743; PubMed PMCID: PMC8532735.

6. Прохоров Д. В., Щербенёва А. А., Нгема М. В., Испирьян М. Б., Кузнецова М. Ю. Современные методы комплексного лечения и профилактики рубцов кожи. Крымский терапевтический журнал. 2021; 1: 26–31.

7. Puca V, Traini T, Guarnieri S, Carradori S, Sisto F, Macchione N, et al. The Antibiofilm Effect of a Medical Device Containing TIAB on Microorganisms Associated with Surgical Site Infection. Molecules. 2019; 24 (12): 2280. PubMed PMID: 31248162; PubMed PMCID: PMC6630542.

8. Geitani R, Ayoub Moubareck C, Touqui L, Karam Sarkis D. Cationic antimicrobial peptides: alternatives and/or adjuvants to antibiotics active against methicillin-resistant Staphylococcus aureus and multidrug-resistant Pseudomonas aeruginosa. BMC Microbiol. 2019; 19 (1): 54.

9. Samanta I, Bandyopadhyay S. Streptococcus. In: Antimicrobial Resistance in Agriculture. United States Cambridge: Academic Press in an imprint of Elsevier, 2020; p. 217–232.

10. Mookherjee N, Anderson MA, Haagsman HP, Davidson DJ. Antimicrobial host defence peptides: functions and clinical potential. Nat Rev Drug Discov. 2020; 19: 311–32. DOI: 10.1038/s41573-019-0058-8.

11. Bosi S, Da Ros T, Spalluto G, Prato M. Fullerene derivatives: an attractive tool for biological applications. Eur J Med Chem. 2003; 38 (11–12): 913–23. PubMed PMID: 14642323.

12. Gharbi N, Pressac M, Hadchouel M, Szwarc H, Wilson SR, Moussa F. Fullerene is a powerful antioxidant in vivo with no acute or subacute toxicity. Nano Lett. 2005; 5 (12): 2578–85. PubMed PMID: 16351219.

13. Zhou Z, Joslin S, Dellinger A, Ehrich M, Brooks B, Ren Q, et al. A novel class of compounds with cutaneous wound healing properties. J Biomed Nanotechnol. 2010; 6 (5): 605–11. PubMed PMID: 21329053.

14. Andreev S, Purgina D, Bashkatova E, Garshev A, Maerle A, Andreev I, et al. Study of fullerene aqueous dispersion prepared by novel dialysis method: simple way to fullerene aqueous solution. Fullerenes Nanotubes and Carbon Nanostructures. 2015; 23: 792–800.

15. Shershakova NN, Andreev SM, Tomchuk AA, Makarova EA, Nikonova AA, Turetskiy EA, et al. Wound healing activity of aqueous dispersion of fullerene C60 produced by "green technology". Nanomedicine. 2023; 47: 102619. Epub 2022 Oct 19.

16. Молчанова В. И., Чикаловец И. В., Черников О. В., Попов А. М., Кривошапко О. Н., Лукьянов П. А. Сравнительное изучение биологической активности биогликанов из дальневосточной мидии crenomytilus grayanus. Тихоокеанский медицинский журнал. 2012; 1 (47): 47–50.

17. Livak KJ, Schmittgen TD. Analysis of relative gene expression data using real–time quantitative PCR and the 2(–Delta Delta C(T)) method. Methods. 2001; 25 (4): 402–8. PubMed PMID: 11846609.

18. Шамова О. В., Жаркова М. С., Чернов А. Н., Владимирова Е. В., Сухарева М. С., Комлев А. С. и др. Антимикробные пептиды врожденного иммунитета как прототипы новых средств борьбы с антибиотикорезистентными бактериями. Российский журнал персонализированной медицины. 2021; 1 (1): 146–72.

19. Kozhikhova KV, Shilovskiy IP, Shatilov AA, Timofeeva AV, Turetskiy EA, Vishniakova LI, et al. Linear and dendrimeric antiviral peptides: Design, chemical synthesis and activity against human respiratory syncytial virus. J. Mater. Chemistry B. 2020; 8 (13): 2607–17. DOI: 10.1039/c9tb02485a.

20. Werner S, Grose R. Regulation of wound healing by growth factors and cytokines. Physiol Rev. 2003; 83 (3): 835–70. PubMed PMID: 12843410.

21. Ashcroft GS, Jeong MJ, Ashworth JJ, Hardman M, Jin W, Moutsopoulos N, et al. Tumor necrosis factor-alpha (TNF-α is a therapeutic target for impaired cutaneous wound healing. Wound Repair Regen. 2012; 20 (1): 38–49. Epub 2011 Dec 8. PubMed PMID: 22151742; PubMed PMCID: PMC3287056.

22. Stockmann C, Kirmse S, Helfrich I, Weidemann A, Takeda N, Doedens A, et al. A wound size–dependent effect of myeloid cell– derived vascular endothelial growth factor on wound healing. J Invest Dermatol. 2011; 131 (3): 797–801. Epub 2010 Nov 25. PubMed PMID: 21107350.

23. Robertson FM, Pellegrini AE, Ross MR, Oberyszyn AS, Boros LG, Bijur GN, et al. Interleukin-1alpha gene expression during wound healing. Wound Rep Reg. 1995; 3 (4): 473–84. PubMed PMID: 17147659.

24. Shershakova N, Baraboshkina E, Andreev S, Purgina D, Struchkova I, Kamyshnikov O, et al. Anti–inflammatory effect of fullerene C60 in a mice model of atopic dermatitis. J Nanobiotechnology. 2016; 14: 8. PubMed PMID: 26810232; PubMed PMCID: PMC4727272.

25. Spohn R, Daruka L, Lázár V, et al. Integrated evolutionary analysis reveals antimicrobial peptides with limited resistance. Nat Commun. 2019; 10 (1): 4538. PubMed PMID: 31586049; PubMed PMCID: PMC6778101.

26. Jangir PK, Ogunlana L, MacLean RC. Evolutionary constraints on the acquisition of antimicrobial peptide resistance in bacterial pathogens. Trends Microbiol. 2021; 29 (12): 1058–1061. Epub 2021 Apr 6. PubMed PMID: 33836929. PubMed PMID: 32355003; PubMed PMCID: PMC8097767.

27. Lazzaro BP, Zasloff M, Rolff J. Antimicrobial peptides: application informed by evolution. Science. 2020; 368 (6490): eaau5480. PubMed PMID: 32355003; PubMed PMCID: PMC8097767.

28. Falanga A, Del Genio V, Galdiero S. Peptides and Dendrimers: How to Combat Viral and Bacterial Infections. Pharmaceutics. 2021; 13 (1): 101.