Оценка противорадиационной эффективности лечебного средства на основе Staphylococcus aureus

Актуальность проведенных исследований заключается в том, что снижение токсичности микроорганизмов в процессе их радиоинактивации сопровождается синтезом радиопротекторных субстанций и проявлением радиозащитного действия при введении этих микробных препаратов в организм облученных животных. Целью исследования было изучить радиозащитную эффективность облученных вариантов золотистого стафилококка. В работе установлено, что культура Staphylococcus aureus, подвергнутая однократному гамма-облучению в диапазоне доз от 30 до 40 кГр, обеспечивает защиту от 55 до 66% летально облученных животных. Многократное облучение тест-микроба постепенно возрастающими дозами гамма-лучей индуцировало еще большее возрастание радиорезистентности, обусловленное синтезом эндогенных радиопротекторов, в частности антиоксидантного фермента пероксидазы и цитокина IL1β, обеспечивающих перехват радиоиндуцированных токсических радикалов, предотвращая тем самым пострадиационную панцитопению в костном мозге. В опытах на белых мышах, облученных гамма-лучами в абсолютно летальных дозах (7,9 Гр, ЛД100/30), показано, что однократное подкожное введение радиорезистентного варианта St. aureus штамм 209R70 в дозе 2 × 108 микробных клеток на особь через 3 суток после облучения обеспечивало 77,7% выживаемость при 100% гибели нелеченых животных. На основании полученных результатов сделано предположение, что включение облученных препаратов микробного происхождения позволит повысить эффективность комплексных радиозащитных средств.

1. de Cassan D, Hoheisel AL, Glasmacher B. Impact of sterilization by electron beam, gamma radiation and X-rays on electrospun poly-(ε-caprolactone) fiber mats. J Mater Sci: Mater Med. 2019; 30: 42. DOI: 10.1007/s10856-019-6245-7.

2. Tapia-Guerrero YS, Del Prado-Audelo ML, Borbolla-Jiménez FV, Gomez D, García-Aguirre I, Colín-Castro CA, et al. Effect of UV and Gamma Irradiation Sterilization Processes in the Properties of Different Polymeric Nanoparticles for Biomedical Applications. Materials (Basel, Switzerland). 2020; 13 (5): 1090. DOI: 10.3390/ma13051090.

3. Shehata MM, Gomaa FA, Helal Z. Effects of gamma and electron beam irradiation on viability and DNA elimination of Staphylococcus aureus. Archives of Clinical Microbiology. 2011; 121: 44–55. DOI: 10:3823/244.

4. Xu Y, Chen Y, Liu H, Lei X, Guo J, Cao K, et al. Heat-killed salmonella typhimurium (HKST) protects mice against radiation in TLR4-dependent manner. Oncotarget. 2017; 40 (8): 67082–93. DOI: 10.18632/oncotarget.17859.

5. Tobin GJ, Tobin JK, Gaidamakova EK, Wiggins TJ, Bushnell RV, Lee WM, et al. A novel gamma radiation-inactivated sabinbased polio vaccine. PloS one. 2020; 15 (1): e0228006. DOI: 10.1371/journal.pone.0228006.

6. Mullbacher A, Pardo J, Furuya Y. SARS-CoV-2 Vaccines: Inactivation by Gamma Irradiation for T and B Cell Immunity. Pathogens (Basel, Switzerland). 2020; 9 (11): 928. DOI: 10.3390/pathogens9110928.

7. Bruno-Barcena JM, Azcárate-Peril AM, Hassan HM. Role of antioxidant enzymes in bacterial resistance to organic acids. Applied and Euvironuental Microbiology. 2010: 76 (9): 2747–50. DOI: 10.1128/AEM.02718-09.

8. Mun GI, Kim S, Choi E, Kim CS, Lee YS. Pharmacology of natural radioprotectors. Archives of pharmacal research. 2018; 41 (11): 1033–50. DOI: 10.1007/s12272-018-1083-6.

9. Montoro A. Radioprotection and Radiomitigation: From the Bench to Clinical Practice. Biomedicines. 2020; 8 (11): 461. DOI: 10.3390/biomedicines8110461.

10. Гайнутдинов Т. Р. Оценка противорадиационной эффективности препаратов, полученных на основе веществ микробного происхождения. Ветеринарный врач. 2024; 1: 52–7. DOI: 10.33632/1998-698X_2024_1_52.

11. Riehl TE, Alvarado D, Ee X, Zuckerman A, Foster L, Kapoor V, et al. Lactobacillus rhamnosus GG protects the intestinal epithelium from radiation injury through release of lipoteichoic acid, macrophage activation and the migration of mesenchymal stem cells. Gut. 2019; 68 (6): 1003–13. DOI: 10.1136/gutjnl-2018-316226.

12. Gaynutdinov TR, Nizamov RN, Idrisov AM, Rakhmatullina GI, Guryanova VA. Obtaining radioactivated strains of microorganisms and studying their antiradiation efficiency IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. 2021; 723: 042008. DOI: 10.1088/1755-1315/723/4/042008.

13. Иванов А. А., Симбирцев А. С., Мальцев В. Н., Петров Л. Н., Андрианова И. Е., Ставракова Н. М. и др. Снижение опасности носительства условно-патогенной микрофлоры при радиационном поражении с помощью пробиотика «Витафлор» и антибиотиков. Медицина экстремальных ситуаций. 2013; 1 (43): 76–81.

14. Кобатов А. И., Вербицкая Н. Б., Полоцкий А. Е., Савин И. И., Гребенюк А. Н. Разработка технологии получения кисломолочного продукта на борту космического корабля и оценка его пробиотических и потенциальных радиозащитных свойств. Медицина экстремальных ситуаций. 2019; 21 (4): 517–26.

15. Кобатов А. И., Полынцев Д. Г., Савин И. И, Попова Е. В., Кутник И. В. Космический эксперимент «Пробиовит»: итоги и перспективы (Часть 1). Пилотируемые полеты в космос. 2023; 1 (46): 74–87.

16. Кобатов А. И., Полынцев Д. Г., Савин И. И., Попова Е. В., Кутник И. В. Космический эксперимент «Пробиовит»: итоги и перспективы (Часть 2). Пилотируемые полеты в космос. 2023; 2 (47): 87–98.

17. Chance B, Sies H, Boveris A. Hydroperoxide methabolism in mammalian organs. Physiol Rev. 1979; 59 (3): 527–605. DOI: 10.1152/physrev.1979.59.3.527.

18. Mathialagan N, Roberts RM. A role for cytokines in early pregnancy. Indian J Physiol Pharmacol. 1994; 38: 153–62. PubMed PMID: 7814074.

19. Гурьянова В. А., Тарасова Н. Б. Перекисное окисление липидов при поражении печени ионизирующей радиацией. Ученые записки Казанской государственной академии ветеринарной медицины им. Н. Э. Баумана. 2013; 213: 76–80.

20. Гайнутдинов Т. Р. Экспериментальный подбор доз ионизирующего излучения, вызывающих ингибирование роста и полную инактивацию золотистого стафилококка. Ветеринарный врач. 2020; 4: 4–8. DOI: 10.33632/1998-698X.2020-4-4-8.

21. Smith WW, Alderman IM, Gillespie RE. Increased survival in irradiated animals treated with bacterial endotoxins. Am J Physiol. 1957; 191 (1): 124–30. DOI: 10.1152/ajplegacy.1957.191.1.124.

22. Pluznik DY. Benefecial effect on endotoxins. Immunobiology and Immunopharmacology of Bacterial Endotoxins. 1986; 7: 124–8. DOI: 10.1007/978-1-4613-2253-5.

23. Ledney GD, Wilson R. Protection induced by bacterial endotoxin against whole body X-irradiation germfree and conventional mice. Proc Soc Exptl Biol Med. 1996; 118 (4): 1062–5. DOI: 10.3181/00379727-118-30046.

24. Алмагамбетов К. Х. Молекулярная биология Staphylococcus aureus. Медицинский журнал Астана. 2021; 1 (107): 61–8.

25. Neta R. Role of cytokines in radioprotection. Pharmacology end Therapeutics. 1988; 39 (1–3): 261–6. DOI: 10.1016/0163-7258(88)90070-8.

26. Гребенюк А. Н., Стрелова О. Ю., Легеза Т. И., Степанова Е. Н. Основы радиобиологии и радиационной медицины: учебное пособие. СПб.: ООО «Изд-во ФОЛИАНТ», 2012; 232 с.

27. Галлямова М. Ю., Вагин К. Н., Гайнутдинов Т. Р., Рахматуллина Г. И., Рыжкин С. А. Влияние ионизирующего излучения на активность антиоксидантных ферментов штамма Escherichia coli «ПЛ-6» при многократном облучении. Радиация и риск (Бюллетень Национального радиационно-эпидемиологического регистра). 2024; 33 (1): 68–76. DOI: 10.21870/0131-3878-2024-33-1-68-76.

28. Gaupp R, Lei S, Reed JM, Peisker H, Boyle-Vavra S, Bayer AS, et al. Staphylococcus aureus metabolic adaptations during the transition from a daptomycin susceptibility phenotype to a daptomycin nonsusceptibility phenotype. Antimicrobial agents and chemotherapy. 2015; 59 (7): 4226–38. DOI: 10.1128/AAC.00160-15.

29. Linder H, Holler E, Ertl B, Multhoff G, Schreglmann M, Klauke I, et al. Peripheral blood mononuclear cells induce programmed cell death in human endothelial call and may prevent repair: role of cytokines. Blood. 1997; 29 (6): 1931–8. PubMed PMID: 9058713.

30. Neta R, Oppenheim J. The role of cytokines in immunoregulation. Cancer call. 1991; 3 (10): 391–6. DOI: 10.1016/0163-7258(88)90070-8.