Ученые нашли эффективный антибиотик для использования с костным цементом

Исследователи из Центра женского здоровья им. Бригама в США сравнили эффективность различных антибиотиков, которые можно использовать с костным цементом, и определили наиболее эффективный, который продемонстрировал многообещающие результаты при использовании против стафилококка. В будущем такой подход потенциально может быть использован для лечения инфекций костей и снижения развития бактериальной резистентности.

В операции по замене коленного или тазобедренного суставов нередко используется костный цемент с антибиотиками, чтобы избежать осложнения бактериальными инфекциями. Материал фиксирует искусственный сустав на месте, а лекарство, в свою очередь, защищает место стыка от вредных бактерий. Но в связи с ростом бактерий резистентных к лекарствам, такой метод требует новых устойчивых к бактериям антибиотиков.

Использование костного цемента в качестве метода адресной доставки лекарств, имеет свои преимущества в сравнении с системным лечением антибиотиками, которое требует больших доз и в то же время способствует развитию антибиотикорезистентности.

Команда ученых из Центра женского здоровья им. Бригама отобрала молекулы для разработки антибиотиков и провела скрининг на наличие чувствительных и устойчивых к лекарствам бактерий в доклинических исследованиях. Далее они сравнили в экспериментах на живых клетках и на крысах часто используемый на практике полиметилметакрилатный костный цемент (ПММА) и аналогичный цемент, но уже нагруженный различными антибиотиками.

Оказалось, что наибольшую эффективность показал синтезированный учеными антибиотик двойного действия VCD-077. Лекарство продемонстрировало необходимую кинетику высвобождения лекарственного средства, не влияя на стабильность костного цемента. Более того, антибиотик показал высокую эффективность против широкого спектра устойчивых к лекарственным средствам бактерий, в том числе к стафилококку и замедлил развитие резистентности в будущем.

«На рынке уже существуют коммерческие цементы с антибиотиками, но все они в основном с антибиотиком широкого спектра действия – гентамицином. Авторы статьи смоделировали и синтезировали новый антибиотик на основе фторхинолонов, способный специфично связываться с бактериальными ферментами, включая их мутированные формы, что позволило активно подавлять синтез ДНК и вызывать гибель устойчивых к антибиотикам колоний бактерий. Исследователи как раз сравнили свойства своего антибиотика с гентамицином, и их антибиотик оказался более эффективным. Новый антибиотик позволил оперативно подавлять развитие инфекции и вызывать быструю регенерацию костной ткани на моделях стафилококковой инфекции костей у мышей. То есть, авторы предложили эффективный способ борьбы с местной инфекцией при эндопротезировании коленных и тазобедренных суставов, который может стать альтернативой системного введения антибиотиков и связанных с этим нежелательных реакций у пациентов с ортопедической инфекцией.

В целом эта технология хороша, но у нее может быть один потенциальный недостаток. Есть данные, согласно которым фторхинолоны в субингибирующих концентрациях сами могут вызывать мутации в бактериях и, в дальнейшем, их устойчивость к антибиотикам. Поэтому нужно  принимать во внимание такие риски, при использовании антибиотиков и оценке кинетики их рилиза», – поясняет Каршиева Саида, кандидат биологических наук, ведущий эксперт научно-образовательного центра биомедицинской инженерии НИТУ МИСИС.

Авторы статьи отмечают, что перед клиническим применением в будущем необходимы дальнейшие исследования.