Reviews on Clinical Pharmacology and Drug TherapyReviews on Clinical Pharmacology and Drug TherapyОбзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии1683-41002542-1875Eco-Vector69595610.17816/RCF695956Original study articlesОригинальные исследованияEffectiveness of combined preparations of antimicrobial peptides against antibiotic-resistant bacteriaЭффективность комбинированных препаратов антимикробных пептидов в отношении антибиотикорезистентных бактерийhttps://orcid.org/0000-0002-6576-9844VladimirovaElizaveta V.ВладимироваЕлизавета Васильевна
Russian Federation

Researcher at the Laboratory of Design and Synthesis of Biologically Active Peptides

н.с. лаборатории дизайна и синтеза биологически активных пептидов

vladymyrovaliza18@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3352-81973966-6347ZharkovaMaria S.ЖарковаМария Сергеевна
Russian Federation

Cand. Sci. (Biology), Head of the Laboratory of Anticancer Peptide Drugs of the Department of General Pathology and Pathophysiology

канд. биол. наук, заведующая лабораторией противоопухолевых пептидных препаратов

manyvel@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9111-0755KomlevAleksey S.КомлевАлексей Сергеевич
Russian Federation

Researcher at the Laboratory of Design and Synthesis of Biologically Active Peptides

н.с. лаборатории дизайна и синтеза биологически активных пептидов

komlev1420@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5206-6656GoncharovArtemiy E.ГончаровАртемий Евгеньевичphage1@yandex.ruhttps://orcid.org/0009-0003-6986-6072SergoventsevAlexander A.СерговенцевАлександр Александрович
Russian Federation

заслуженный врач РФ, кандидат медицинских наук, генерал-майор медицинской службы

3hospital@mil.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5168-2801ShamovaOlgaШамоваОльга Валерьевна
Russian Federation

Associate Professor, Dr. Sci. (Biol.), Corresponding Member of the Russian Academy of Sciences, Head of the Department of General Pathology and Pathological Physiology

Доцент, доктор биологических наук, член-корреспондент РАН, заведующий отделом общей патологии и патологической физиологии

oshamova@yandex.ruInstitute of Experimental MedicineФГБНУ «Институт экспериментальной медицины»Institute of Experimental MedicineИнститут экспериментальной медициныInstitute of Experimental MedicineФГБНУ «Институт экспериментальной медицины»Институт экспериментальной медициныMain Military Medical Directorate of the Russian Defense MinistryГлавное военно-медицинское управление МО РФInstitute of Experimental Medicine, St. PetersburgИнститут экспериментальной медицины, Санкт-Петербург07022026111211202507022026Copyright ©; , Eco-VectorCopyright ©; , Эко-ВекторEco-VectorЭко-Векторhttps://eco-vector.com/for_authors.php#07https://journals.eco-vector.com/RCF/article/view/695956

BACKGROUND: Antimicrobial peptides are considered as a promising strategy for the development of combination drugs effective against antibiotic-resistant microorganisms. AIM: study of the possibility of increasing the antibacterial activity of synthetic analogues of natural peptides and expanding its spectrum when used in combination with conventional antibiotics, antiseptics and silver nanoparticles. METHODS: To determine antimicrobial activity, serial dilutions in a liquid nutrient medium containing microorganisms were used, and to assess the nature of the combined effect, serial dilutions using the checkerboard method were used. A hemolysis assay was used to determine the toxicity of the test substances. RESULTS: The most frequent synergistic effects were identified for combinations of peptides PG-1, ChBac3.4 and PR-39 with NPs-A1, NPs-A2 and poviargol; RC, MC, RFRChBac3.4-1-NH2 with antibiotics amikacin, gentamicin and erythromycin; PG-1, ChBac3.4 and RFR ChBac3.4(1-14) with antiseptics amidopropyl betaine and chlorhexidine against antibiotic-resistant bacteria. Using a hemolysis assay, the safety of the studied combinations was demonstrated at concentrations significantly exceeding the antimicrobial concentrations. CONCLUSION: The results confirm the high potential of the combined use of antimicrobial peptides, antibiotics, silver nanoparticles, and antiseptics to enhance antibacterial activity, justifying further development and clinical implementation of drugs based on PG-1 and PR-39, MC and PR-39, RFR Bac 3.4 (1-14) and Bac 5 (20-43) for the treatment of wound infections.

Обоснование. Антимикробные пептиды рассматриваются как перспективная стратегия для разработки комбинированных препаратов, эффективных в отношении антибиотикоустойчивых микроорганизмов. Цель – исследование возможности повышения антибактериальной активности синтетических аналогов природных пептидов и расширение ее спектра при совместном применении с конвенциональными антибиотиками, антисептиками и наночастицами серебра. Методы. Для определения антимикробной активности использовали метод серийных разведений в жидкой питательной среде, содержащей микроорганизмы, а для оценки характера совместного действия - серийные разведения по методу "шахматной доски". Гемолитический тест применяли для определения токсичности исследуемых веществ. Результаты. Выявлены наиболее частые синергетические эффекты для комбинаций пептидов PG-1, ChBac3.4 и PR-39 и НЧС-А1, НЧС-А2 и повиарголом; RC, MC, RFRChBac3.4-1-NH2 с антибиотиками амикацином, гентамицином и эритромицином; PG-1, ChBac3.4 и RFR ChBac3.4(1-14) с антисептиками амидопропилбетаином и хлоргексидином в отношении антибиотикоустойчивых бактерий. С использованием гемолитического теста продемонстрирована безопасность исследуемых комбинаций в концентрациях, существенно превышающих антимикробные. Заключение. Данные подтверждают высокую перспективность комбинированного применения антимикробных пептидов, антибиотиков, наночастиц серебра и антисептиков для повышения антибактериальной активности, что обосновывает дальнейшую разработку и клиническое внедрение препаратов на основе PG-1 и PR-39, MC и PR-39, RFR Bac 3.4 (1-14) и Bac 5 (20-43) для лечения раневых инфекций.

Antimicrobial peptidessynergismsilver nanoparticlesantibioticscombined actionantisepticstoxicityАнтимикробные пептидысинергизмнаночастицы серебраантибиотикисовместное действиеантисептикитоксичностьThe study was carried out with the financial support of the Ministry of Education and Science of the Russian Federation within the framework of the state assignment of the Federal State Budgetary Budgetary Institution "Institute of Experimental Medicine" No. 075-00397-25-00.Исследование выполнено в при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках государственного задания ФГБНУ «Институт экспериментальной медицины» № 075-00397-25-00.Jenssen H, Hamill P, Hancock RE. Peptide antimicrobial agents. Clin Microbiol Rev. 2006;19(3):491-511. doi:10.1128/CMR.00056-05Alzain M, Daghistani H, Shamrani T, et al. Antimicrobial Peptides: Mechanisms, Applications, and Therapeutic Potential. Infect Drug Resist. 2025;18:4385-4426. doi:10.2147/IDR.S514825Lohumi Y, Bhat RAH., Pande A. Synthetic Antimicrobial Peptides: Combatting Antibiotic Resistance for Sustainable Aquaculture. Microb Pathog. 2025:108029. doi:10.1016/j.micpath.2025Chi J, Lin Q, Jin B, et al. Combating the post-antibiotic era crisis: antimicrobial peptide/peptidomimetic-integrated combination therapies and delivery systems. J Mater Chem B. 2025. DOI:10.1039/d5tb01424g.Kokryakov VN, Harwig SS, Panyutich EA, et al. Protegrins: leukocyte antimicrobial peptides that combine features of corticostatic defensins and tachyplesins. FEBS Lett. 1993;327(2):231-236. doi:10.1016/0014-5793(93)80175-t.Smetanin RV, Sukhareva MS, Vladimirova EV, et al. First vertebrate BRICHOS antimicrobial peptides: β-hairpin host defense peptides in limbless amphibia lung resemble those of marine worms. Biochem Biophys Res Commun. 2024;712-713:149913. doi:10.1016/j.bbrc.2024.149913Shamova O, Brogden KA, Zhao C, Nguyen T, Kokryakov VN, Lehrer RI. Purification and properties of proline-rich antimicrobial peptides from sheep and goat leukocytes. Infect Immun. 1999;67(8):4106-4111. doi:10.1128/IAI.67.8.4106-4111.1999Kopeikin P.M., Zharkova M.S., Kolobov A.A., et al. Caprine Bactenecins as Promising Tools for Developing New Antimicrobial and Antitumor Drugs. Front Cell Infect Microbiol. 2020;10:552905. doi: 10.3389/fcimb.2020.552905Pei J, Zhao G, Wang B, Wang H. Three novel antimicrobial peptides from the skin of Rana shuchinae. Gene. 2013;521(2):234-237. doi:10.1016/j.gene.2013.03.054Zanetti M. Cathelicidins, multifunctional peptides of the innate immunity. J Leukoc Biol. 2004;75(1):39-48. doi:10.1189/jlb.0403147Boman HG, Agerberth B, Boman A. Mechanisms of action on Escherichia coli of cecropin P1 and PR-39, two antibacterial peptides from pig intestine. Infect Immun. 1993;61(7):2978-2984. doi:10.1128/iai.61.7.2978-2984.199312. Holani R, Shah C, Haji Q, Inglis GD, Uwiera RRE, Cobo ER. Proline-arginine rich (PR-39) cathelicidin: Structure, expression and functional implication in intestinal health. Comp Immunol Microbiol Infect Dis. 2016;49:95-101. doi:10.1016/j.cimid.2016.10.004Shafer W. M. editor. Antibacterial peptide protocols. Totowa, NJ, USA: Humana Press; 1997. 255p.Orhan G, Bayram A, Zer Y, Balci I. Synergy tests by E test and checkerboard methods of antimicrobial combinations against Brucella melitensis. J Clin Microbiol. 2005;43(1):140-143. doi:10.1128/JCM.43.1.140-143.2005Ruden S, Hilpert K, Berditsch M, Wadhwani P, Ulrich AS. Synergistic interaction between silver nanoparticles and membrane-permeabilizing antimicrobial peptides. Antimicrob Agents Chemother. 2009;53(8):3538-3540. doi:10.1128/AAC.01106-08Shamova OV, Orlov DS, Zharkova MS, et al. Minibactenecins ChBac7.Nα and ChBac7. Nβ - Antimicrobial Peptides from Leukocytes of the Goat Capra hircus. Acta Naturae. 2016;8(3):136-146.Yamshchikova EV, Orlov DS, Pazina TYu, et al. The influence of the antimicrobial peptide Bactenecin 5 and its truncated fragments on the proliferation of human skin fibroblasts and on the wound healing process in experimental animals // Modern problems of science and education. 2012;(3):308. (In Russ.).Zharkova MS, Komlev AS, Filatenkova TA, et al. Combined Use of Antimicrobial Peptides with Antiseptics against Multidrug-Resistant Bacteria: Pros and Cons. Pharmaceutics. 2023;15(1):291. doi:10.3390/pharmaceutics15010291Zharkova MS, Golubeva OY, Orlov DS, et al. Silver Nanoparticles Functionalized With Antimicrobial Polypeptides: Benefits and Possible Pitfalls of a Novel Anti-infective Tool. Front Microbiol. 2021;12:750556. doi:10.3389/fmicb.2021Zharkova MS, Orlov DS, Golubeva OY, et al. Application of Antimicrobial Peptides of the Innate Immune System in Combination With Conventional Antibiotics-A Novel Way to Combat Antibiotic Resistance? Front Cell Infect Microbiol. 2019;9:128. doi:10.3389/fcimb.2019.00128Barabas ES, Brittain HG. Povidone – Iodine. Analytical Profiles of Drug Substances and Excipients. 1998;25:341-462. doi:10.1016/S0099-5428(08)60759-5Panteleev PV, Bolosov IA, Kalashnikov AÀ, et al. Combined Antibacterial Effects of Goat Cathelicidins With Different Mechanisms of Action. Front Microbiol. 2018;9:2983. doi:10.3389/fmicb.2018.02983Mookherjee N, Anderson MA, Haagsman HP, Davidson DJ. Antimicrobial host defence peptides: functions and clinical potential. Nat Rev Drug Discov. 2020;19(5):311-332. doi:10.1038/s41573-019-0058-8Vladimirova, EV, Sukhareva, MS, Tapilskaya, NI, et al. Combined action of cationic protegrin peptides and antiseptics on biofilms formed by gram-positive and gram-negative bacteria. Obstetrics and Gynecology.2025;(5):158-168. doi:10.18565/aig.2025.120Vladimirova E.V. Effective combinations of silver nanoparticles and antimicrobial peptides against antibiotic-resistant bacteria. Medical academic journal. 2024;24(2):53-56. doi: 10.17816/MAJ630076.