Менадион (витамин К) усиливает эффект антибиотиков, влияя на бактериальные мембраны

Менадион, витамин K3, относится к классу жирорастворимых витаминов. Это синтетический аналог природного витамина, превращающийся в кишечнике человека в витамин К2. Данное соединение входит в состав лекарственных препаратов, использующихся при некоторых нарушениях работы системы свёртывания крови, поскольку витамин К необходим для её нормального функционирования. Отмечен также противоопухолевый эффект витамина K2.

Недавно было выяснено, что менадион способен встраиваться в мембраны микроорганизмов. Бактериальные мембраны участвуют в регуляции репликации ДНК, секреции ферментов, транспорте различных соединений и энергетическом метаболизме. Встраивание менадиона сказывается на фундаментальных процессах жизнедеятельности микробной клетки, в том числе приводит к изменению мембранного потенциала, потере ионов, цитохромов и белков, коллапсу протонных каналов и снижению выработки АТФ. Мембраны также становятся более проницаемыми для антибиотиков.

Влияние менадиона на восприимчивость к антибиотикам штаммов S. aureus, P. aeruginosa и E. coli со множественной антибиотикорезистентностью было оценено в эксперименте. Было установлено, что присутствие менадиона снижает субингибирующую дозу антибиотика, то есть делает микроорганизм более восприимчивым к нему. Такой эффект удалось воспроизвести для штаммов всех трёх видов с различными антибиотиками аминогликозидного ряда: для S. aureus с амикацином и неомицином, для E. coli и P. aeruginosa – с амикацином, неомицином и гентамицином. Похожий эффект был выявлен для эргостерола и холестерина. Эти гидрофобные соединения присутствуют в организме человека, они способны встраиваться в мембрану, влияя на её физико-химические свойства.

Также была показана антибактериальная активность менадиона, при этом минимальная ингибирующая концентрация при тестировании на мультирезистентном штамме P. aeruginosa  составила 64 мкг/мл, однако для других исследуемых штаммов со множественной резистентностью бактерицидной активности данного соединения показано не было.

Такие свойства витамина К позволяют по-новому подойти к проблеме устойчивости патогенов к антибиотикам. Возможно, комплексные препараты, содержащие подобные соединения, могли бы стать эффективным решением для лечения заболеваний вызванных мультирезистентными бактериями.

Andrade JC, Morais Braga MF, Guedes GM et al. Menadione (vitamin K) enhances the antibiotic activity of drugs by cell membrane permeabilization mechanism. / Saudi J Biol Sci. – 2017. – V.24, N.1. – P.59-64.