Антимикробная фдт.
Актуальность развития этого направления ФДТ связана с проблемами при проведении традиционной терапии инфекционных заболеваний: распространением патогенных штаммов микроорганизмов с множественной устойчивостью к антибиотикам, побочными эффектами при проведении системного лечения антимикробными препаратами. Преимущество метода ФДТ при лечении микробных поражений определяется возможностью избирательного накопления фотосенсибилизатора клетками патогенов и локальностью светового воздействия (в том числе за счет применения световолоконной оптики и эндоскопической техники). Кроме того, неспецифичность фотодинамического действия практически исключает развитие микробной устойчивости к ФДТ.
В настоящее время показана возможность применения ФДТ для лечения микозов, раневых инфекций, трофических язв, язвенной болезни желудка (в патогенезе которой основная роль принадлежит грамм-отрицательной бактерии Helicobacter pylori) и других инфекционных заболеваний.
Основные мишени фотодинамической инактивации бактериальных клеток - ДНК и цитоплазматическая мембрана. Предполагается, что фотоокислительная деструкция ДНК (преимущественно за счет окисления гуанозина), имеющая место при действии многих фотосенсибилизаторов, не является главной причиной гибели бактериальной клетки, тогда как цитоплазматическая мембрана может быть критической клеточной мишенью: ее необратимое повреждение приводит к вытеканию внутриклеточного содержимого, инактивации ферментов и транспортных систем, а также нарушению синтеза клеточной стенки.
Ключевую роль в возможности фотодинамической инактивации микроорганизма играет способность фотосенсибилизатора связаться с поверхностью клетки. Так, фотодинамическую активность катионных красителей и отсутствие таковой анионных в отношении грамм-отрицательных бактерий связывают с более эффективным взаимодействием катионных фотосенсибилизаторов с отрицательно заряженной поверхностью бактерий (Рис. 2).
Рис. 2. Строение клеточной стенки грамм-отрицательной бактерии (толщина – 10-15 нм) (по Hamblin and Hasan, 2004).
Отрицательный заряд поверхности клеток большинства штаммов грам-отрицательных бактерий обусловлен отрицательно-заряженными группами компонентов клеточных стенок – липополисахаридов (ЛПС). Дзета-потенциал (потенциал границы скольжения клетки (частицы) относительно потенциала объема раствора) составляет (-20) – (-40) мВ для грам-отрицательных бактерий и около (-10) мВ для дрожжевых грибов (Рис. 3).
.
Рис. 3. Строение клеточной стенки дрожжевой клетки (толщина 100-250 нм).
Практическая часть
Цель работы:
Исследовать сравнительную эффективность действия различных фотосенсибилизаторов на клетки дрожжей и грамм-отрицательных бактерий.
Задачи:
Исследовать сравнительную эффективность инактивации клеток дрожжей фотосенсибилизаторами разных типов;
Исследовать сравнительную эффективность инактивации грамм-отрицательных бактерий фотосенсибилизаторами разных типов;
Исследовать влияние одновалентных и двухвалентных солей на эффективность фотодинамического действия положительно заряженного фотосенсибилизатора.
Рис. 4. Бактериальная биолюминесцентная тест-система на основе Escherichia coli pXen7 (лиофилизированный генно-инженерный штамм E.coli pXen7, полученный путем клонирования lux-AB генов термостабильной люциферазы почвенной бактерии Photorhabdus luminiscence zm1 в Escherichia coli K12). (По: L.Y-C. Lin and E.A. Meighen. 2004 )