tibljТуберкулез и болезни легкихTuberculosis and Lung Diseases2075-12302542-1506Медицинские знания и технологии10.21292/2075-1230-2019-97-7-28-33tiblj-1312Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESФотодинамическая инактивация Mycobacterium tuberculosis метиленовым синим in vitroIn vitro photodynamic inactivation of Mycobacterium tuberculosis by methylene blueБредихинД. А.BredikhinD. A.

Бредихин Демид Александрович - ведущий инженер лаборатории биомедицинских применений квантовых материалов, устройств и систем Междисциплинарного квантового центра.

630082, Новосибирск, ул. Вавилова, д. 14

Demid A. Bredikhin - Leading Engineer of Laboratory for Use of Quantum Materials, Devices and Systems within Cross-Disciplinary Quantum Center.

14, Vavilova St., Novosibirsk, 630082

demid87@yandex.ruНиконовС. Д.NikonovS. D.

Никонов Сергей Данилович - доктор медицинских наук, профессор, заведующий лабораторией биомедицинских применений квантовых материалов, устройств и систем Междисциплинарного квантового центра.

630082, Новосибирск, ул. Вавилова, д. 14, тел.: 8 (383) 225-59-81

Sergey D. Nikonov - Doctor of Medical Sciences, Professor, Head of Laboratory for Use of Quantum Materials, Devices and Systems within Cross-Disciplinary Quantum Center.

14, Vavilova St., Novosibirsk, 630082, Phone: +7 (383) 225-59-81

sibnovomed@mail.ruЧередниченкоА. Г.CherednichenkoA. G.

Чередниченко Андрей Георгиевич - ведущий инженер лаборатории биомедицинских применений квантовых материалов, устройств и систем Междисциплинарного квантового центра.

630082, Новосибирск, ул. Вавилова, д. 14, тел.: 8 (383) 203-83-62

Andrey G. Cherednichenko - Leading Engineer of Laboratory for Use of Quantum Materials, Devices and Systems within Cross-Disciplinary Quantum Center.

14, Vavilova St., Novosibirsk, 630082, Phone: +7 (383) 203-83-62

bact.nniit@gmail.comПетренкоТ. И.PetrenkoT. I.

Петренко Татьяна Игоревна - доктор медицинских наук, главный научный сотрудник.

Tatiana I. Petrenko - Doctor of Medical Sciences, Chief Researcher.

tpetrenko@nsk-niit.ruКорбутА. И.KorbutA. I.

Корбут Антон Иванович - младший научный сотрудник лаборатории эндокринологии.

Anton I. Korbut - Junior Researcher of Endocrinology Laboratory.

anton.korbut@gmail.comФГАОУ ВО Новосибирский национальный исследовательский государственный университет (НГУ); ГБУЗ НСО Государственная областная Новосибирская клиническая туберкулезная больницаРоссияNovosibirsk State University; Novosibirsk State Regional Clinical Tuberculosis HospitalRussian FederationФГБУ «Новосибирский научно-исследовательский институт туберкулеза» МЗ РФ; ФГАОУ ВО Новосибирский национальный исследовательский государственный университет (НГУ); ГБУЗ НСО Государственная областная Новосибирская клиническая туберкулезная больницаРоссияNovosibirsk Tuberculosis Research Institute; Novosibirsk State University; Novosibirsk State Regional Clinical Tuberculosis HospitalRussian FederationФГБУ «Новосибирский научно-исследовательский институт туберкулеза» МЗ РФ; ФГАОУ ВО Новосибирский национальный исследовательский государственный университет (НГУ)РоссияNovosibirsk Tuberculosis Research Institute; Novosibirsk State UniversityRussian FederationФГБУ «Новосибирский научно-исследовательский институт туберкулеза» МЗ РФРоссияNovosibirsk Tuberculosis Research InstituteRussian FederationНаучно-исследовательский институт клинической и экспериментальной лимфологии – филиал ФГБНУ Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наукРоссияResearch Institute of Clinical and Experimental Lymphology – Branch of Federal Research Center of Institute of Cytology and Genetics, Siberian Branch of the Russian Academy of SciencesRussian Federation2019070820199772833Copyright © Бредихин Д.А., Никонов С.Д., Чередниченко А.Г., Петренко Т.И., Корбут А.И., 20192019Бредихин Д.А., Никонов С.Д., Чередниченко А.Г., Петренко Т.И., Корбут А.И.Bredikhin D.A., Nikonov S.D., Cherednichenko A.G., Petrenko T.I., Korbut A.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.tibl-journal.com/jour/article/view/1312Цель

Цель: исследование противотуберкулезных эффектов лазерной фотодинамической инактивации (ФДИ) M. tuberculosis H37Rv in vitro метиленовым синим (МС) в минимальной концентрации (1 мкг/мл) при лазерном излучении длиной волны 662 нм.

Материалы и методы

Материалы и методы. Проведен сравнительный анализ интенсивности роста Mycobacterium tuberculosis H37Rv после лазерного облучения и лазерной ФДИ МС при различных дозах световой энергии.

Результаты

Результаты. Обнаружено, что лазерное излучение длиной волны 662 нм оказывает ингибирующее действие на ростовые свойства M. tuberculosis H37Rv. Впервые зарегистрирована ФДИ микобактерий туберкулеза в присутствии минимальной концентрации МС (1 мкг/мл), при которой реализуется подавление роста колоний на 97 и 93% при их обработке излучением длиной волны 662 нм с наименьшими значениями плотности доз световой энергии (46,9 и 93,75 Дж/см2).

The objective

The objective: to investigate the anti-tuberculosis effect of laser photodynamic inactivation (PDI) of M. tuberculosis H37Rv in vitro by methylene blue (MB) in the minimum concentration (1 μg/ml) with laser radiation of 662 nm.

Subjects and methods

Subjects and methods. A comparative analysis of the intensity of growth of Mycobacterium tuberculosis H37Rv after laser irradiation and laser FDI by MB with different doses of light energy was carried out.

Results

Results. Laser radiation with a wavelength of 662 nm was found to have an inhibitory effect on the growth of M. tuberculosis H37Rv. FDI of Mycobacterium tuberculosis was first registered in the presence of a minimum concentration of MB (1 µg/ml) which suppressed colony growth by 97 and 93% when they were processed by radiation with a wavelength of 662 nm with the lowest density of doses of light energy (46.9 and 93.75 J/cm2).

антимикробная фотодинамическая терапиятуберкулезMycobacterium tuberculosis H37Rvметиленовый синийanti-microbial photodynamic therapytuberculosisMycobacterium tuberculosis H37Rvmethylene blueReferencesБредихин Д. А., Никонов С. Д., Чередниченко А. Г., Петренко Т. И., Иваненко А. В., Мирзоев М. М. Влияние лазерного излучения длиной волны 662 нм на рост Mycobacterium tuberculosis in vitro // Туб. и болезни легких. – 2017. – Т. 95, № 8. – С. 63-66. DOI: 10.21292/2075-1230-2017-95-8-63-66.Bredikhin D.А., Nikonov S.D., Cherednichenko А.G., Petrenko T.I., Ivanenko А.V., Mirzoev M.M. Effect of laser radiation with 662 nm wave on in vitro growth of Mycobacterium tuberculosis. Tuberculosis and Lung Diseases, 2017, vol. 95, no. 8, pp. 63-66. (In Russ.) doi: 10.21292/2075-1230-2017-95-8-63-66.Бредихин Д. А., Никонов С. Д., Чередниченко А. Г., Петренко Т. И. Фотодинамическая инактивация Mycobacterium tuberculosis радахлорином in vitro // Туб. и болезни легких. – 2018. – Т. 96, № 1. – С. 5-10. DOI: 10.21292/2075-1230-2018-96-1-5-10.Bredikhin D.А., Nikonov S.D., Cherednichenko А.G., Petrenko T.I. In vitro photodynamic inactivation of Mycobacterium tuberculosis. Tuberculosis and Lung Diseases, 2018, vol. 96, no. 1, pp. 5-10. (In Russ.) doi: 10.21292/2075-1230-2018-96-1-5-10.Брилль Г. Е., Манаенкова Е. В., Скворцова В. В. Патент РФ 2628624. Способ подавления роста полирезистентных штаммов Mycobacterium tuberculosis в эксперименте. Заявл. 31.03.2016. Опубл. 21.08.2017. Бюл. № 24.Brill G.E., Manaenkova E.V., Skvortsova V.V. Sposob podavleniya rosta polirezistentnykh shtammov Mycobacterium tuberculosis v eksperimente. [The method for inhbition of growth of polyresistant strains of Mycobacterium tuberculosis in the experiment]. RF Patent 2628624. Applied as of 31.03.2016. Published as of 21.08.2017. Bull. no. 24.Брилль Г. Е., Скворцова В. В., Манаенкова Е. В. Фотодинамическое подавление роста туберкулезной палочки в культуре // Biomedical Phtonics. – 2018. ‒ № S1. ‒ С. 13.Brill G.E., Skvortsova V.V., Manaenkova E.V. Photodynamic inhibition of M. tuberculosis growth in the culture. Biomedical Photonics, 2018, no. S1, pp. 13. (In Russ.)Егорова А. В., Брилль Г. Е., Бугаева И. О., Тучина Е. С., Нечаева О. В. Фотодинамическое воздействие лазерного излучения красной области спектра на рост штаммов Staphylococcus aureus с использованием фотодитазина // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. – 2017. – Т. 17, № 4. – С. 428-431. DOI: 10.18500/1816-9775-2017-17-4-428-431.Egorova А.V., Brill G.E., Bugaeva I.O., Tuchina E.S., Nechaeva O.V. Photodynamic impact of laser red emission on the growth of Staphylococcus aureus strains using Fotoditazin. Izvestiya Saratovskogo Universiteta. Novaya Seriya. Seriya: Khimiya. Biologiya. Ekologiya, 2017, vol. 17, no. 4, pp. 428-431. (In Russ.) doi: 10.18500/1816-9775-2017-17-4-428-431.Павлов А. В., Смертина Е. Ю., Донченко Н. А. Антимикробное действие фотосенсибилизатора метиленового синего на культуру Staphylococcus aureus // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. – 2013. ‒ № 3. – С. 91-94.Pavlov А.V., Smertina E.Yu., Donchenko N.А. The anti-microbial action of methylene blue photosensitiser on the culture of Staphylococcus aureus. Sibirskiy Vestnik Selskokhozyaystvennoy Nauki, 2013, no. 3, pp. 91-94. (In Russ.)Шмиголь Т. А., Собянин К. А., Прусак-Глотов М. В., Щелыкалина С. П., Невежин Е. В., Ермолаева С. А., Негребецкий В. В. Применение антимикробной фотодинамической терапии на основе МЦ540 к модели раневой инфекции // Вестник РГМУ. – 2018. ‒ № 1. – С. 30-35. DOI: 10.24075/vrgmu.2018.011.Shmigol T.А., Sobyanin K.А., Prusak-Glotov M.V., Schelykalina S.P., Nevezhin E.V., Ermolaeva S.А., Negrebetskiy V.V. Anti-microbial photodynamic therapy based on MC540 using the wound infection model. Bulletin of RGMU, 2018, no. 1, pp. 30-35. (In Russ.) doi: 10.24075/vrgmu.2018.011.Dos Santos Fernandes G. F., Jornada D. H., de Souza P. C. et al. Current advances in antitubercular drug discovery: Potent prototypes and new targets. // J. Curr. Med. Chemistry. – 2015. ‒ Vol. 22, Issue 27. – P. 3133-3161. DOI: 10.2174/0929867322666150818103836.Dos Santos Fernandes G.F., Jornada D.H., de Souza P.C. et al. Current advances in antitubercular drug discovery: Potent prototypes and new targets.. J. Curr. Med., Chemistry, 2015, vol. 22, issue 27, pp. 3133-3161. doi: 10.2174/0929867322666150818103836.Du Toit L. C., Pillay V., Danckwerts M. P. Tuberculosis chemotherapy: current drug delivery approaches // Respiratory Research. – 2006. Vol. 7. - P. 118. DOI: 10.1186/1465-9921-7-118.Du Toit L.C., Pillay V., Danckwerts M.P. Tuberculosis chemotherapy: current drug delivery approaches. Respiratory Research, 2006, vol. 7, pp. 118, doi: 10.1186/1465-9921-7-118.Feese E., Ghiladi R. A. Highly efficient in vitro photodynamic inactivation of mycobacterium smegmatis // J. Antimicrob. Chemother. – 2009. – Vol. 64, Iss. 4. – P. 782-785. DOI: 10.1093/jac/dkp278.15Feese E., Ghiladi R.A. Highly efficient in vitro photodynamic inactivation of mycobacterium smegmatis. J. Antimicrob. Chemother., 2009, vol. 64, iss. 4, pp. 782-785. doi: 10.1093/jac/dkp278.15Grinholc M., Szramka B., Olender K., Graczyk A. Bactericidal effect of photodynamic therapy against methicillin-resistant Staphylococcus aureus strain with the use of various porphyrin photosensitizers // Acta Biochimica Polonica. ‒ 2007. ‒ Vol. 54, Iss. 3. – P. 665-670.Grinholc M., Szramka B., Olender K., Graczyk A. Bactericidal effect of photodynamic therapy against methicillin-resistant Staphylococcus aureus strain with the use of various porphyrin photosensitizers. Acta Biochimica Polonica, 2007, vol. 54, iss. 3, pp. 665-670.Hamblin M. R., Hasan T. Photodynamic therapy: a new antimicrobial approach to infectious disease? // J. Photochem Photobiol Sci. – 2004. ‒ Vol. 3, Iss. 5. – P. 436-450. DOI: 10.1039/B311900A.Hamblin M.R., Hasan T. Photodynamic therapy: a new antimicrobial approach to infectious disease? J. Photochem Photobiol Sci., 2004, vol. 3, iss. 5, pp. 436-450. doi: 10.1039/B311900A.Liu Yao, Qin Rong, Zaat Sebastian A. J., Breukink Eefjan, Heger Michal. Antibacterial photodynamic therapy: overview of a promising approach to fight antibiotic-resistant bacterial infections // J. Clin. Translat. Research. – 2015. ‒ Vol. 1, Iss. 3. ‒ P 140-167. DOI: 10.18053/jctres.201503.002.Liu Yao, Qin Rong, Zaat Sebastian A.J., Breukink Eefjan, Heger Michal. Antibacterial photodynamic therapy: overview of a promising approach to fight antibiotic-resistant bacterial infections. J. Clin. Translat. Research, 2015, vol. 1, iss. 3, pp. 140-167. doi: 10.18053/jctres.201503.002.Møller K. I., Kongshoj B., Philipsen P. A., Thomsen V. O., Wulf H. C. How finsen's light cured lupus vulgaris. // J. Photodermatology, Photoimmunology & Photomedicine. ‒ 2005. Vol. 21. – P. 118-124. DOI: 10.1111/j.1600-0781.2005.00159.x.Møller K.I., Kongshoj B., Philipsen P.A., Thomsen V.O., Wulf H.C. How finsen's light cured lupus vulgaris. J. Photodermatology, Photoimmunology & Photomedicine, 2005, vol. 21, pp. 118-124. doi: 10.1111/j.1600-0781.2005.00159.x.Nikitushkin V. D., Shleeva M. O., Zinin A. I., et al. The main pigment of the dormant Mycobacterium smegmatis is porphyrin // FEMS Microbiology Letters. – 2016. ‒ Vol. 363. Iss. 19. doi.org/10.1093/femsle/fnw206.Nikitushkin V.D., Shleeva M.O., Zinin A.I., et al. The main pigment of the dormant Mycobacterium smegmatis is porphyrin. FEMS Microbiology Letters, 2016, vol. 363, Iss. 19. doi.org/10.1093/femsle/fnw206.O'Riordan K., Sharlin D. S., Gross J. et al. Photoinactivation of mycobacteria in vitro and in a new murine model of localized Mycobacterium bovis BCG-induced granulomatous infection // J. Antimicrob Agents Chemother. – 2006. – Vol. 50, № 5. ‒ P. 1828-1834. DOI: 10.1128/AAC.50.5.1828-1834.2006.O'Riordan K., Sharlin D.S., Gross J. et al. Photoinactivation of mycobacteria in vitro and in a new murine model of localized Mycobacterium bovis BCG-induced granulomatous infection. J. Antimicrob Agents Chemother., 2006, vol. 50, no. 5, pp. 1828-1834. doi: 10.1128/AAC.50.5.1828-1834.2006.Shih M. H., Huang F. C. Effects of photodynamic therapy on rapidly growing nontuberculous mycobacteria keratitis // J. Investigative Ophthalmology & Visual Science. – 2011. ‒ Vol. 52, № 1. – P. 223-229. DOI: 10.1167/iovs.10-5593.Shih M.H., Huang F.C. Effects of photodynamic therapy on rapidly growing nontuberculous mycobacteria keratitis. J. Investigative Ophthalmology & Visual Science, 2011, vol. 52, no. 1, pp. 223-229. doi: 10.1167/iovs.10-5593.Shim Insoo, Choi Myungwon, Min Yegee et al. Effect of Methylene Blue-mediated Photodynamic Therapy on Wild-type and Ciprofloxacin-resistant Mycobacterium smegmatis // J. Bacteriol. Virolology. – 2016. Vol. 46, № 1. – P. 27-35.https://doi.org/10.4167/jbv.2016.46.1.27.Shim Insoo, Choi Myungwon, Min Yegee et al. Effect of Methylene Blue-mediated Photodynamic Therapy on Wild-type and Ciprofloxacin-resistant Mycobacterium smegmatis. J. Bacteriol. Virolology, 2016, vol. 46, no. 1, pp. 27-35. https://doi.org/10.4167/jbv.2016.46.1.27.Sung Nachmoon, Ra Yonjoon, Back Sunmi, et al. Inactivation of multidrug resistant (MDR) ‒ and extensively drug resistant (XDR) ‒ Mycobacterium tuberculosis by photodynamic therapy // J. Photodiagnosis and Photodinamic Therapy. – 2013. ‒ Vol. 10, Iss. 4. – P.694-702. DOI: 10.1016/j.pdpdt.2013.09.001.Sung Nachmoon, Ra Yonjoon, Back Sunmi, et al. Inactivation of multidrug resistant (MDR) ‒ and extensively drug resistant (XDR) ‒ Mycobacterium tuberculosis by photodynamic therapy. J. Photodiagnosis and Photodinamic Therapy, 2013, vol. 10, iss. 4, pp. 694-702. doi: 10.1016/j.pdpdt.2013.09.001.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.