A combination preparation based on antibiotic, cluster silver and bacteriophage for treatment of infectious diseases caused by Staphylococcus aureus and S. aureus MRSA

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The problems of bacterial infections in medicine and veterinary medicine require careful study and rapid solution. Due to continuous and, in some cases, irrational use of antibiotics, the efficiency of their effect on host has been noticeably decreasing; moreover, resistance to antibacterial drugs is steadily growing, antibiotic-resistant strains emerge, which are not amenable to conventional medical treatment. The unprecedented rise of pathogenic bacteria resistance to antibiotics requires generation of new drugs to combat them. One of the ways to increase the effectiveness of antibiotic therapy is to use combination drugs. Combination dosage forms provide an increased therapeutic effect and should not be toxic to the body. To overcome the microbial resistance reducing host burden of antibiotics, we proposed a combination preparation based on antibiotic, cluster silver and specific bacteriophage for treatment of infectious diseases caused by S. aureus, including MRSA strains. Each component has already proven in the treatment of pathogen-caused infectious diseases. But while using this combination agent, it became possible to reduce the amount of antibiotic and get rid of antibiotic-resistant and phage-resistant forms of bacteria. The study showed the effectiveness of the combination preparation on S. aureus MRSA bacteria, while reducing the amount of antibiotics in proposed composition by 2–4 times compared to use of antibiotic alone. The efficacy of the preparation containing was as follows: 10 mg/ml gentamicin, 7 mg/ml cluster silver and 106 BOV/ml bacteriophage, on S. aureus MRSA bacteria in suspension is comparable to the effectiveness of gentamicin with a concentration of 40 mg/ml. For S. aureus 209 and S. aureus ssp. bacteria with reduced resistance to antibiotics, the use of two-component compositions (antibiotic + cluster silver; antibiotic + bacteriophage) also allowed to reduce the antibiotic concentration by 2–3 times. It should be noted that with a constant amount of antibiotic, increasing the amount of cluster silver by 4–5 times, there is a rise in bactericidal properties of the resulting preparations. Repeated introduction of drug dose allows to achieve a marked decrease in level of pathogenic microorganisms in the suspension studied. This drug has no limitations depending on the state and degree of microbial resistance.

About the authors

Vladimir G. Pugachev

State Research Center of Virology and Biotechnology “Vector”, Federal Service for Surveillance on Consumer Rights Protection and Human Wellbeing

Author for correspondence.
Email: pugachev@vector.nsc.ru

Senior Researcher

Russian Federation, Koltsovo, Novosibirsk Region

Olga D. Totmenina

State Research Center of Virology and Biotechnology “Vector”, Federal Service for Surveillance on Consumer Rights Protection and Human Wellbeing

Email: pugachev@vector.nsc.ru

Researcher

Russian Federation, Koltsovo, Novosibirsk Region

References

  1. Афонина И.А., Краева Л.А., Ценева Г.Я. Характеристика чувствительности Staphylococcus aureus и Сandida albicans к противомикробным препаратам и коллоидному серебру. // Инфекция и иммунитет. 2011, Т. 1, № 2. С. 177–180. [Afonina I.A., Kraeva L.A., Tseneva G.Y. Characteristic of sensitivity of staphylococcus aureus and candida albicans to antibacterial preparations and colloidal silver. Infektsiya i immunitet = Russian Journal of Infection and Immunity, 2011, vol. 1, no. 2, pp. 177–180. (In Russ.)]
  2. Асланов Б.И., Зуева Л.П., Кафтырева Л.А., Бойцов А.Г., Акимкин В.Г., Долгий А.А., Брусина Е.Б., Дроздова О.М. Рациональное применение бактериофагов в лечебной и противоэпидемической практике. Федеральные клинические рекомендации. М., 2014. 39 с. [Aslanov B.I., Zueva L.P., Kaftyreva L.A., Boytsov A.G., Akimkin V.G., Dolgiy A.A., Brusina E.B., Drozdova O.M. Rational use of bacteriophages in therapeutic and antiepidemic practice. Federal clinical guidelines. Moscow, 2014. (In Russ.)]
  3. Божкова С.А., Полякова Е.М., Краснова М.В. Преодоление устойчивости к гентамицину у метициллинорезистентных штаммов стафилококка // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2017. № 8, Ч. 1. С. 97–103. [Bozhkova S.A., Polyakova E.M., Krasnova M.V. The breaking of resistance to gentamycin in methicillin resistant Staphylococcus aureus strains. Mezhdunarodnyi zhurnal prikladnykh i fundamental’nykh issledovanii = International Journal of Applied and Fundamental Research, 2017, no. 8, pt 1, pp. 97–103. (In Russ.)]
  4. Патент № 2672869 Российская Федерация, МПК A61K 35/76 (2015.01); A61K 33/38 (2006.01); A61K 47/06 (2006.01); A61P 31/04 (2006.01). Антибактериальное средство на основе бактериофага: № 2017142076; заявлено 2017.12.01: опубликовано 2018.11.20. / Пугачев В.Г., Тотменина О.Д. Патентообладатель: ФБУН ГНЦ ВБ «Вектор» Роспотребнадзора. 14 с. [Patent No. 2672869 Russian Federation, Int. Cl. A61K 35/76 (2015.01); A61K 33/38 (2006.01); A61K 47/06 (2006.01); A61P 31/04 (2006.01). Antibacterial agent based on bacteriophage. No. 2017142076; application: 2017.12.01: date of publication 2018.11.20 / Pugachev V.G., Totmenina O.D. Proprietor: Federalnoe byudzhetnoe uchrezhdenie nauki “Gosudarstvennyj nauchnyj tsentr virusologii i biotekhnologii “Vektor” Federalnoj sluzhby po nadzoru v sfere zashchity prav potrebitelej i blagopoluchiya cheloveka (FBUN GNTS VB “Vektor” Rospotrebnadzora). 14 p.]
  5. Шкиль Н.А., Бурмистров В.А., Соколов М.Ю. Антимикробные свойства, фармакотоксикологические характеристики и терапевтическая эффективность препарата арговит при желудочно-кишечных болезнях телят // Научный журнал КубГАУ. 2011. № 68 (04). 11 c. [Shkil N.A., Burmistrov V.A., Sokolov M.Yu. Antimicrobial properties, pharmacotoxicological characteristics and therapeutic efficacy of argovit in gastrointestinal diseases of calves. Nauchnyi zhurnal KubGAU = KubGAU Scientific Journal, 2011, no. 68 (04), 11 p. (In Russ.)]
  6. Харсеева Г.Г., Фролова Я.Н., Миронов А.Ю. Биопленки патогенных бактерий: биологические свойства и роль в синхронизации инфекционного процесса // Успехи современной биологии. 2015. Т. 135, № 4. С. 346–354. [Kharseeva G.G., Frolova Ya.N., Mironov A.Yu. Biofilms of pathogenic bacteria: biological properties and their role in chronization of inflammatory process. Uspekhi sovremennoi biologii = The Successes of Modern Biology, 2015, vol. 135, no. 4, pp. 346–354. (In Russ.)]
  7. Методические указания по определению чувствительности микроорганизмов к антибактериальным препаратам. МУК 4.12.1890-04. М., 2004. 65 с. [Guidelines for determining the sensitivity of microorganisms to antibacterial drugs. MUK 4.12.1890-04. Moscow, 2004. 65 p. (In Russ.)]
  8. Miroshnikov K.A., Kulikov E.E., Darbeeva O.S., Lysko K.A., Ignat’ev G.M. [Genetic and molecular principles for the selection of Pseudomonas and Staphylococcus therapeutic bacteriophages]. Prikl. Biokhim. Mikrobiol., 2014, vol. 50, no. 3, pp. 338–344. (In Russ.)
  9. Morones-Ramirez J.R., Winkler J.A., Spina C.S., Collins J.J. Silver enhances antibiotic activity against gram-negative bacteria. Sci. Transl. Med., 2013, vol. 5, no. 190: 190ra81. doi: 10.1126/scitranslmed.3006276
  10. Ruden S., Hilpert K., Berditsch M., Wadhwani P., Ulrich A.S. Synergistic interaction between silver nanoparticles and membrane-permeabilizing antimicrobial peptides. Antimicrob. Agents Chemother., 2009, vol. 53, no. 8, pp. 3538–3540. doi: 10.1128/AAC.01106-08

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Figure 1. Staphylococcus aureus MRSA growth dynamics exposed to the investigational preparationNote. Samples: 16 — control, initial concentration 104 CFE/ml; 1–5 initial concentration 7 × 104 CFE/ml; 6–10 initial concentration 7 × 105 CFE/ml; 11–15 initial concentration 5 × 106 CFE/ml. Preparation A was added to samples 1, 6, 11; preparation B was added to samples 2, 7, 12; рreparation С was added to samples 3, 8, 13; рreparation D was added to samples 4, 9, 14; preparation E was added to samples 5, 10, 15.

Download (157KB)
Indexing metadata
3. Figure 2. Combination preparation-related bactericidal action against S. aureus MRSA based on silver amountNote. Samples: 1 — the control; 2–4 initial concentration 7 × 104 CFE/ml; 5–7 initial concentration 7 × 105 CFE/ml. Preparation B was added to samples 2, 5; preparation C was added to samples 3, 6; рreparation D was added to samples 4, 7.

Download (115KB)
Indexing metadata
4. Figure 3. S. aureus 209 growth dynamics exposed to the combination preparationNote. Samples: 1 — the control; 2–5 initial concentration 104 CFE/ml; 6–9 initial concentration 105 CFE/ml; 10–12 initial concentration 106 CFE/ml. Preparation M was added to samples 2, 6; preparation H was added to samples 3, 7, 10; рreparation G was added to samples 4, 8, 11; рreparation F was added to samples 5, 9, 12.

Download (134KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 Pugachev V.G., Totmenina O.D.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».