BACKGROUND: The decrease in the effectiveness of antibiotics against the background of resistance of microorganisms aggravates the therapy of atopic dermatitis complicated by bacterial infection and actualizes the development of new antimicrobial agents.
AIM: To develop, synthesize, and evaluate the antibacterial activity of cationic peptides and an aqueous solution of fullerene C60 to create drugs based on them that will have a spectrum of biological activity, including anti-inflammatory, antiallergic, and antibacterial activities.
MATERIALS AND METHODS: This study analyzed the developed linear and dendrimer cationic peptides, whose structure was confirmed by matrix-assisted laser desorption ionization–time of flight mass spectrometry. An aqueous solution of fullerene C60 was obtained using a uniquely developed and patented technology. Antibacterial activity was assessed by diffusion into agar using disks (screening) and serial dilution, which was used to determine the minimum bactericidal concentration of the studied compounds.
RESULTS: Moreover, 42 cationic peptides with various structures were developed and synthesized. The molecular weight of the peptides did not exceed 5,000 Da. They contained 7–25 amino acids with charges from +5 to +16. Screening was carried out through diffusion into agar using disks and revealed 15 peptides that showed activity against Escherichia coli Dh5a. Thus, using the method of counting colonies, the peptides AB-14, AB-17, and AB-18 showed bactericidal activity relative to E. coli Dh5a in concentrations of 0.03, 0.15, and 0.74 mM, respectively, which exceeded that of ampicillin (0.74 mM) several times. Analysis of an aqueous solution of fullerene C60 did not reveal its antibacterial activity.
CONCLUSIONS: The antibacterial activity of the resulting peptides makes them promising for the development of antibacterial therapeutic agents.
Обоснование. Атопический дерматит в ряде случаев имеет тяжёлое хроническое персистирующее течение, что существенно влияет на качество жизни больных и ограничивает их работоспособность вплоть до инвалидизации. Снижение эффективности антибактериальных препаратов на фоне развития к ним резистентности микроорганизмов осложняет терапию атопического дерматита и актуализирует разработку новых противомикробных средств.
Цель исследования — дизайн, синтез и оценка антибактериальной активности катионных пептидов и водного раствора фуллерена С60 для создания на их основе препаратов с биологической активностью, в том числе противовоспалительной, противоаллергической и антибактериальной.
Материалы и методы. Объектами исследования были разработанные линейные и дендримерные катионные пептиды, структуру которых подтверждали масс-спектрометрией (MALDI-TOF). Водный раствор фуллерена С60 получали по уникальной, разработанной ранее запатентованной технологии. Анализ антибактериальной активности проводили методом диффузии в агар с использованием дисков (скрининг), а также методом последовательных разведений, который использовался для определения минимальной бактерицидной концентрации исследуемых соединений.
Результаты. В рамках проведённых исследований разработано и синтезировано 42 катионных пептида, содержащих от 7 до 25 аминокислот с зарядами от +5 до +16, с молекулярной массой, не превышающей 5000 Да. Скрининг методом диффузии в агар с использованием дисков выявил 15 пептидов, показавших активность в отношении штамма Escherichia coli Dh5α. Методом подсчёта колоний показано, что пептиды АВ-14, АВ-17 и АВ-18 проявляли бактерицидную активность относительно бактериального штамма E. coli Dh5α в концентрациях 0,03, 0,15 и 0,74 ммоль/л соответственно, превышавшую таковую ампициллина (0,74 ммоль/л), который выступал в роли положительного контрольного препарата, в несколько раз. Анализ водного раствора фуллерена С60 не выявил у него наличия антибактериальной активности.
Заключение. Получен ряд катионных пептидов, имеющих в своём составе гидрофобные и положительно заряженные аминокислоты. Наиболее активные пептиды (АВ-14 и АВ-17) имеют протяжённые амфифильные участки с α-спиральной структурой, а их высокая антибактериальная активность обусловливает перспективность дальнейших исследований для разработки на их основе антибактериальных терапевтических средств.