Антибактериальное действие лизоцима против возбудителей остеомиелита S. aureus и S. epidermidis

Введение. Использование лизоцима в качестве бактерицидного агента против ведущих возбудителей хронического остеомиелита может стать альтернативой либо дополнением к существующим антибактериальным препаратам.

Цель работы — оценить антибактериальное действие лизоцима в отношении клинических штаммов Staphylococcus aureus и Staphylococcus epidermidis.

Материалы и методы. В качестве тест-культур использовали музейные штаммы Staphylococcus aureus (АТСС 25923), Staphylococcus epidermidis (АТСС 14990) и клинические штаммы (n = 48), в том числе MRSA (n = 6) и MRSE (n = 6), изолированные из ран и свищей пациентов с хроническим остеомиелитом. Антибактериальное действие лизоцима оценивали, используя диско-диффузионный метод.

Результаты. Лизоцим проявлял бактерицидное действие в отношении музейных штаммов S. aureus и S. epidermidis, зона задержки роста бактерий составляла 11–12 мм. Чувствительны к лизоциму было 87,5 % клинических штаммов S. aureus, диаметр зоны задержки роста составлял 9–13 мм. В отношении трех штаммов S. aureus, в том числе двух MRSA, отмечено отсутствие бактерицидного эффекта, вокруг диска наблюдали сплошной рост бактерий. Среди штаммов S. epidermidis антибактериальное действие лизоцима наблюдали в отношении 79,2 % изолятов, диаметр задержки роста составлял 8–11 мм. Отмечена устойчивость трех штаммов MRSE к лизоциму. Лизоцим усиливал действие ванкомицина и цефокситина против метициллин-чувствительных штаммов стафилококков и норфлоксацина, и ванкомицина — против метициллин-резистентных стафилококков.

Обсуждение. Несмотря на обнаруженный ингибирующий эффект, применение только одного лизоцима может быть ограниченно в связи с возможностью его деградации протеазами, а также некоторой иммуногенностью. В литературе имеются работы о синергизме комбинированного действия лизоцима с различными антибиотиками на грамположительные и грамотрицательные бактерии. Полученные в нашем эксперименте данные показали усиление антибактериального эффекта при совместном действии антибиотиков и лизоцима в отношении ведущих возбудителей остеомиелита.

Заключение. Установлено, что лизоцим обладает антибактериальным действием в отношении клинических штаммов S. aureus, S. epidermidis, в том числе и MRSA и MRSE, изолированных из ран пациентов с хроническим остеомиелитом. При совместном действии лизоцима с цефотаксимом, норфлоксацином и ванкомицином наблюдается усиление антибактериального эффекта.

1. Nasser A, Azimi T, Ostadmohammadi S, Ostadmohammadi S. A comprehensive review of bacterial osteomyelitis with emphasis on Staphylococcus aureus. Microb Pathog. 2020;148:104431. doi: 10.1016/j.micpath.2020.104431.

2. Шипицына И.В., Осипова Е.В. Мониторинг ведущей грамположительной микрофлоры и ее антибиотикочувствительности у лиц с хроническим остеомиелитом за трехлетний период. Гений ортопедии. 2022;28(2):189-193. doi: 10.18019/1028-4427-2022-28-2-189-193.

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):610-621. doi: 10.18019/1028-4427-2019-25-4-610-621.

4. Besal R, Adamič P, Beović B, Papst L. Systemic Antimicrobial Treatment of Chronic Osteomyelitis in Adults: A Narrative Review. Antibiotics (Basel). 2023;12(6):944. doi: 10.3390/antibiotics12060944.

5. Овсянников В. Г., Торопкина Ю. Е., Краскевич В. В. и др. Лизоцим — грани возможного. Современные проблемы науки и образования. 2020;(3). doi: 10.17513/spno.29903.

6. Потапов М. И. Функции, свойства и использования лизоцима. Тенденции развития науки и образования. 2022;(84):120-124. doi: 10.18411/trnio-04-2022-80.

7. Калюжин О.В. Антибактериальные, противогрибковые, противовирусные и иммуномодулирующие эффекты лизоцима: от механизмов к фармакологическому применению. Эффективная фармакотерапия. 2018;(14):6-12. Доступно по: https://umedp.ru/upload/iblock/645/Lizobakt.pdf. Ссылка активна на 13.03.2025.

8. Ferraboschi P, Ciceri S, Grisenti P. Applications of Lysozyme, an Innate Immune Defense Factor, as an Alternative Antibiotic. Antibiotics (Basel). 2021;10(12):1534. doi: 10.3390/antibiotics10121534.

9. Zharkova MS, Orlov DS, Golubeva OY, et al. Application of antimicrobial peptides of the innate immune system in combination with conventional antibiotics-a novel way to combat antibiotic resistance? Front Cell Infect Microbiol. 2019;9:128. doi: 10.3389/fcimb.2019.00128.

10. Wang X, Zhang M, Zhu T, et al. Flourishing antibacterial strategies for osteomyelitis therapy. Adv Sci (Weinh). 2023;10(11):e2206154. doi: 10.1002/advs.202206154.

11. Шипицына И.В., Осипова Е.В. Резистентность S. epidermidis, выделенных из ран пациентов с гнойной инфекцией костей и суставов, к антибактериальным препаратам. Экспериментальная и клиническая фармакология. 2023;86(9):43-48. doi: 10.30906/0869-2092-2023-86-9-43-48.

12. Шамова О.В., Жаркова М.С., Чернов А.Н. и др. Антимикробные пептиды врожденного иммунитета как прототипы новых средств борьбы с антибиотикорезистентными бактериями. Российский журнал персонализированной медицины. 2021;1(1):146-172.

13. Carrillo W, Lucio A, Gaibor J, et al. Isolation of Antibacterial Hydrolysates from Hen Egg White Lysozyme and Identification of Antibacterial Peptides. J Med Food. 2018;21(8):808-818. doi: 10.1089/jmf.2017.0134.

14. Wu T, Jiang Q, Wu D, et al. What is new in lysozyme research and its application in food industry? A review. Food Chem. 2019;274:698-709. doi: 10.1016/j.foodchem.2018.09.017.

15. Primo ED, Otero LH, Ruiz F, et al. The disruptive effect of lysozyme on the bacterial cell wall explored by an in-silico structural outlook. Biochem Mol Biol Educ. 2018;46(1):83-90. doi: 10.1002/bmb.21092.

16. Grishin AV, Karyagina AS, Vasina DV, et al. Resistance to peptidoglycan-degrading enzymes. Crit Rev Microbiol. 2020;46(6):703-726. doi: 10.1080/1040841X.2020.1825333.

17. Chen LL, Shi WP, Zhang TD, et al. Antibacterial activity of lysozyme-loaded cream against MRSA and promotion of scalded wound healing. Int J Pharm. 2022;627:122200. doi: 10.1016/j.ijpharm.2022.122200.

18. Zou L, Xiong X, Liu H, et al. Effects of dietary lysozyme levels on growth performance, intestinal morphology, immunity response and microbiota community of growing pigs. J Sci Food Agric. 2019;99(4):1643-1650. doi: 10.1002/jsfa.9348.

19. Ragland SA, Criss AK. From bacterial killing to immune modulation: Recent insights into the functions of lysozyme. PLoS Pathog. 2017;13(9):e1006512. doi: 10.1371/journal.ppat.1006512.

20. Taylor TM, Johnson EA, Larson AE. Lysozyme. In: Davidson PM, Taylor TM, David JRD. (eds.). Antimicrobials in Food. Boca Raton: CRC Press; 2020:445-474. doi: 10.1201/9780429058196.

21. Brasca M, Morandi S, Silvetti T, et al. Different analytical approaches in assessing antibacterial activity and the purity of commercial lysozyme preparations for dairy application. Molecules. 2013;18(5):6008-6020. doi: 10.3390/molecules18056008.

22. Silvetti T, Morandi S, Hintersteiner M, Brasca M. Use of hen egg white lysozyme in the food industry. In: Hester PY. (ed.). Egg Innovations and Strategies for Improvements. San Diego, CA: Academic Press; 2017:233-242. doi:10.1016/B978-0-12-800879-9.00022-6.

23. Wu T, Huang J, Jiang Y, et al. Formation of hydrogels based on chitosan/alginate for the delivery of lysozyme and their antibacterial activity. Food Chem. 2018;240:361-369. doi: 10.1016/j.foodchem.2017.07.052.

24. Gong W, Huang HB, Wang XC, et al. Construction of a sustained-release hydrogel using gallic acid and lysozyme with antimicrobial properties for wound treatment. Biomater Sci. 2022;10(23):6836-6849. doi: 10.1039/d2bm00658h.

25. Zhao M, Huang M, Li Z. Exploring the therapeutic potential of recombinant human lysozyme: a review on wound management system with antibacterial. Front Bioeng Biotechnol. 2023;11:1292149. doi: 10.3389/fbioe.2023.1292149.

26. Wu CL, Peng KL, Yip BS, et al. Boosting Synergistic Effects of Short Antimicrobial Peptides With Conventional Antibiotics Against Resistant Bacteria. Front Microbiol. 2021;12:747760. doi: 10.3389/fmicb.2021.747760.

27. Moravej H, Moravej Z, Yazdanparast M, et al. Antimicrobial Peptides: Features, Action, and Their Resistance Mechanisms in Bacteria. Microb Drug Resist. 2018;24(6):747-767. doi: 10.1089/mdr.2017.0392.

28. Thellin O, Zorzi W, Zorzi D, et al. Lysozyme as a cotreatment during antibiotics use against vaginal infections: An in vitro study on Gardnerella vaginalis biofilm models. Int Microbiol. 2016;19(2):101-107. doi: 10.2436/20.1501.01.268.

29. Assoni L, Milani B, Carvalho MR, et al. Resistance Mechanisms to Antimicrobial Peptides in Gram-Positive Bacteria. Front Microbiol. 2020;11:593215. doi: 10.3389/fmicb.2020.593215.

30. Гордина Е.М., Горовиц Э.С., Лемкина Л.М., Поспелова С.В. Изучение устойчивости к лизоциму бактерий рода Staphylococcus. Дневник Казанской медицинской школы. 2018;(1):12-14.