Антибиопленочная активность наночастиц хитозана против уропатогенной Escherichia Coli

Инфекции мочевыводящих путей (ИМП) остаются одними из наиболее распространенных бактериальных инфекций в мире, создавая значительную нагрузку на систему здравоохранения, при этом уропатогенная Escherichia coli (UPEC) является причиной большинства случаев как в амбулаторных, так и в стационарных условиях. Катетер-ассоциированные инфекции мочевыводящих путей (КАИМП) составляют значительную долю инфекций, связанных с оказанием медицинской помощи, из-за адгезии бактерий и образования биопленок на постоянных мочевых катетерах. Образование биопленок позволяет микроорганизмам прикрепляться к абиотическим поверхностям и продуцировать внеклеточный полимерный матрикс, который повышает выживаемость бактерий в неблагоприятных условиях окружающей среды.

Бактерии, ассоциированные с биопленками, демонстрируют повышенную устойчивость к иммунным ответам хозяина и противомикробным препаратам, способствуя хроническим и рецидивирующим инфекциям. Клетки, погруженные в биопленки, могут демонстрировать значительно более высокую устойчивость к антибиотикам по сравнению с планктонными бактериями, что ограничивает успех терапии. Хотя системные антибиотики остаются основой лечения, растущая устойчивость к противомикробным препаратам среди штаммов UPEC, образующих биопленки, подчеркивает необходимость альтернативных антибиопленочных стратегий.

Хитозан, природный биополимер, привлек внимание благодаря своей биосовместимости, биоразлагаемости и присущим противомикробным свойствам. Хитозан нарушает бактериальные мембраны и ингибирует образование биопленочного матрикса и поверхностную адгезию. Появляющиеся данные свидетельствуют о том, что хитозан может подавлять экспрессию генов, связанных с биопленками, участвующих в адгезии и синтезе внеклеточных полисахаридов. Кроме того, наночастичная форма повышает проникновение хитозана в биопленки и улучшает противомикробную эффективность по сравнению с объемными полимерными формами. Более того, наночастицы хитозана могут усиливать диффузию антибиотиков и демонстрировать синергетическую антибиопленочную активность в комбинации с ципрофлоксацином.

Ципрофлоксацин, фторхинолоновый антибиотик, широко используемый при ИМП, продемонстрировал частичное ингибирование образования биопленок за счет вмешательства в репликацию бактериальной ДНК, начальную адгезию бактерий к поверхностям, снижение экспрессии генов, связанных с биопленками, активности кворум-сенсинга и уменьшение продукции внеклеточных полимерных веществ (ВПВ); однако его эффективность снижена против зрелых биопленок. Следовательно, наночастицы хитозана могут демонстрировать усиленную антибиопленочную активность в комбинации с ципрофлоксацином.

Несмотря на многообещающие результаты, ограниченное количество исследований оценивало покрытия из наночастиц хитозана на клинически значимых поверхностях катетеров против изолятов UPEC. Таким образом, исследование этой стратегии может предложить эффективный профилактический подход для КАИМП и способствовать улучшению практики инфекционного контроля.