Effect of colistin, antibiotic from the polymyxin group, on the properties of the model bacterial membrane

W pracy badano wpływ kolistyny na własności modelowej membrany bakteryjnej. Kolistyna jest antybiotykiem należącym do grupy polimyksyn. Wykazuje aktywność antybakteryjną przeciwko bakteriom Gram-ujemnym, stosowana jest w leczeniu zakażeń wywołanych przez lekooporne szczepy bakterii. Do modelowania membran bakteryjnych zastosowano technikę monowarstw Langmuira. Rolę modelowych membran pełniły monowarstwy fosfolipidowe w dwóch układach mieszanych: 1,2-dwupalmityno-sn-glycero-3-fosfatydylocholina i 1,2-dwuoleino-sn-glycero-3-fosfatydylocholina oraz 1,2-dwupalmityno-sn-glycero-3-fosfatydyloglicerol i 1,2-dwuoleino-sn-glycero-3-fosfatydyloglicerol. Dotychczasowe doniesienia naukowe sugerują, że kolistyna oddziałuje z fragmentem błony bakterii Gram-ujemnych jakim jest lipopolisacharyd (LPS), a dokładniej z jedną z jego podjednostek – lipidem A. Z tego powodu badano również monowarstwy zawierające dodatkowo LPS bądź lipid A. Oprócz standardowych pomiarów izoterm ciśnienia powierzchniowego i potencjału powierzchniowego wykonano również pomiary kinetyki adsorpcji kolistyny do poszczególnych monowarstw. Uzyskane wyniki sugerują, że kolistyna ma wpływ na własności modelowej membrany bakteryjnej, powoduje rozluźnienie struktury membrany oraz najsilniej oddziałuje z lipidem A.

In the thesis the influence of colistin on the properties of model bacterial membranes was studied. Colistin is an antibiotic belonging to the polymyxin family, known for its antibacterial properties. It shows a selective activity against multidrug resistant Gram-negative bacteria. In certain situations colistin is the last remaining therapeutic agent. In this study two models of bacterial membranes were used, namely: 1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphocholine and 1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine as well as 1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphoglycerol and 1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoglycerol mixed monolayers. As shown in the literature colistin interacts with anionic lipopolysaccharide (LPS) molecules present in the outer membrane of Gram-negative bacteria, and more particularly, with one of LPS subunits - lipid A. For this reason, the investigated monolayers contained also a small amount of LPS or lipid A. Monomolecular films spread at the air-water interference were studied using surface pressure, surface potential and adsorption kinetics measurements. The obtained results show that colistin has an effect on bacterial model membrane. It reveals the capacity to strongly interact with lipid A and to introduce disorder in studied systems.