Как бактерии действуют как одно целое, спасаясь от антибиотиков
Новое исследование приближается Синегнойная палочка раскрыть стратегию, которую используют устойчивые к лекарствам бактерии, чтобы избежать приема антибиотиков. Полученные данные могут помочь сделать антибиотики более эффективными.
Жан-Луи Брю с факультета молекулярной биологии и биохимии Калифорнийского университета в Ирвине является первым автором нового исследования, которое опубликовано в Журнал бактериологии.
Брю и его коллеги сосредоточили свои исследовательские усилия на Синегнойная палочка (P. aeruginosa), тип бактерий, которые в первую очередь атакуют людей с муковисцидозом.
Муковисцидоз - это наследственное респираторное заболевание, при котором легкие производят больше слизи, чем должны. От него страдают около 30 000 человек в Соединенных Штатах.
P. aeruginosa также присутствует в медицинских учреждениях, и бактерия может распространяться через загрязненную воду, почву, руки, оборудование и другие поверхности. Бактерия может вызвать послеоперационные инфекции в крови или других частях тела, а также вызвать пневмонию.
P. aeruginosa один из самых опасных видов бактерий.
В контексте кризиса общественного здравоохранения, а именно устойчивости к антибиотикам, Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) поместила P. aeruginosa в списке «приоритетных патогенов» - то есть 12 бактерий, которые наиболее опасны для здоровья человека, потому что они стали устойчивыми к лекарствам, которые врачи обычно применяют для борьбы с ними.
ВОЗ разделила эти 12 бактерий на «критические», «высокие» и «средние». P. aeruginosa как критическое из-за его устойчивости к группе антибиотиков, называемых карбапенемами.
Всего 2 недели назад Центры по контролю и профилактике заболеваний (CDC) также сочли P. aeruginosa «серьезная угроза», помещая ее в их список высокоприоритетных патогенов.
В этой более широкой картине такие исследования, как исследование, проведенное Брю и его коллегами, имеют решающее значение как для понимания защитных механизмов бактерий, так и для более эффективного противодействия инфекциям.
Бактерии действуют как «единый организм»
В новом исследовании исследователи изучили рост и распространение бактерий в чашках Петри, воссоздав среду, аналогичную окружающей среде слизистых оболочек, которая позволяет P. aeruginosa процветать при муковисцидозе.
Здесь команда проверила влияние антибиотиков и бактериофагов на «роение», то есть способность бактерий перемещаться коллективно. Бактериофаги - это вирусы, поражающие бактерии изнутри.
Смешивание антибиотика гентамицина с P. aeruginosa рои показали, что бактерии посылают сигналы своим сородичам, предупреждая их об опасности и позволяя избежать ее.
В Псевдомонады бактерии делают это, выделяя Псевдомонады сигнальная молекула хинолона (PQS), пишут авторы. Они объясняют: «Эти механизмы имеют общий эффект ограничения инфекции до субпопуляции, что способствует выживанию всего населения».
Соавтор исследования Нина Молин Хёйланд-Крогсбо, доцент кафедры ветеринарии и зоотехники Копенгагенского университета в Дании, комментирует эксперименты и их результаты.
«В лаборатории мы видим, что бактерии просто плавают вокруг« опасной зоны »с антибиотиками или бактериофагами. Когда они получают предупреждающий сигнал от своих сородичей, в микроскоп можно увидеть, что они движутся по аккуратному кругу », - говорит исследователь, имея в виду движение роя.
«Это умный механизм выживания бактерий», - продолжает она. «Если окажется, что бактерии используют тот же маневр уклонения при заражении людей, это может помочь объяснить, почему некоторые бактериальные инфекции нельзя эффективно лечить антибиотиками».
«Нам очень интересно наблюдать, как бактерии общаются и меняют свое поведение, чтобы выжить вся бактериальная популяция. Можно почти сказать, что они действуют как единый организм ».
Нина Молин Хёйланд-Крогсбо
Прокладывая путь к более эффективным антибиотикам
В связанной редакционной статье Джулия К. ван Кессель комментирует важность результатов, говоря, что P. aeruginosaСпособность влиять на групповое поведение, такое как роение в ответ на стресс, является «уникальной» находкой. Это побудило авторов исследования придумать термин «коллективная реакция на стресс», - пишет ван Кессель.
Авторы исследования также комментируют способы, которыми их результаты могут в конечном итоге помочь справиться с кризисом устойчивости к антибиотикам.
Хотя предстоит еще много работы, прежде чем результаты приведут к разработке эффективных методов лечения, следующим шагом исследования будет поиск способов вмешательства в передачу сигналов PQS бактерий.
Результаты «[расчищают] путь для употребления наркотиков в попытке предотвратить отправку предупреждающего сигнала в первую очередь», - говорит Нина Молин Хёйланд-Крогсбо.
«В качестве альтернативы вы можете разработать вещества, которые могут блокировать прием сигнала другими бактериями, и это потенциально может сделать лечение антибиотиками или вирусами бактериофага более эффективным», - добавляет исследователь.
«Инфекции, вызванные этим типом бактерий, являются серьезной проблемой во всем мире, приводя к многочисленным госпитализациям и смертельным исходам. Вот почему мы действительно рады возможности поделиться новыми знаниями, которые потенциально могут быть использованы для борьбы с этими бактериями ».
Нина Молин Хёйланд-Крогсбо
