Почему антибиотики не борются с бактериями
Бактерии, невосприимчивые к действию антибиотиков, стали основной проблемой для медицинских исследовательских сообществ во всем мире. Новое исследование изучает, что делает этих «супербактерий» устойчивыми перед лицом некоторых из самых сильнодействующих лекарств.
Совсем недавно, на Медицинские новости сегодня, мы представили исследование, в котором подчеркивается постоянно растущий кризис супербактерий, распространяющихся неожиданно быстрыми темпами по всему миру.
Авторы этого исследования делают мрачное предупреждение о том, что, если бактерии будут продолжать «защищать» себя так эффективно и с такой скоростью, антибиотики вскоре могут стать совершенно неэффективными против них.
Вот почему крайне важно понять, как именно эти микроорганизмы могут отбиваться от лекарств, которые ранее работали против них. Эти знания станут первым шагом в разработке более эффективных методов лечения устойчивых бактериальных инфекций.
В новом исследовании группа физиков из Университета Макмастера в Гамильтоне, Канада, определила, что позволяет бактериям отталкивать антибиотики, когда они становятся устойчивыми.
Хотя механизм прост, это первый раз, когда исследователи исследовали и смогли точно определить его, благодаря высокочувствительной технологии.
Ведущий автор исследования профессор Майкель Райнштедтер и его коллеги сообщают о своих выводах в исследовательской работе, которую журнал Биология коммуникации с природой опубликовал сегодня. Исследователи считают, что их открытие может помочь ученым разработать более эффективные лекарства для лечения инфекций.
«Существует очень много бактерий и так много антибиотиков, но, предлагая базовую модель, которая применима ко многим из них, мы можем гораздо лучше понять, как лучше бороться с резистентностью и лучше прогнозировать ее», - отмечает профессор Райнштедтер.
Необходимость понимать микромеханизмы
Чтобы понять, как устойчивые бактерии могут сдерживать сильные антибиотики, исследователи подробно изучили механизм, который позволяет одному из этих препаратов проникать через бактериальную мембрану и выполнять свою работу.
Для этого исследования исследователи обратились к полимиксину B, антибиотику, который врачи используют для лечения менингита и инфекций мочевыводящих путей, глаз и крови.
Исследователи объясняют, что выбрали именно этот препарат, потому что раньше он был единственным антибиотиком, который работал бы против бактерий, которые в остальном были бы устойчивы к лекарствам. Однако несколько лет назад группа специалистов из Китая обнаружила, что один бактериальный ген может сделать эти микроорганизмы невосприимчивыми к полимиксинам.
«Мы хотели выяснить, как эти бактерии, в частности, останавливали прием этого лекарства в данном конкретном случае», - говорит первый автор Адри Хондкер, добавляя: «Если мы сможем это понять, мы сможем разработать лучшие антибиотики».
Исследователи использовали специализированные, чувствительные инструменты, которые позволили проанализировать бактериальную мембрану. Эти инструменты визуализировали изображения с чрезвычайно высоким разрешением, на которых были запечатлены даже отдельные молекулы с размерами около одной миллионной ширины одной пряди волос.
«Если вы возьмете бактериальную клетку и добавите это лекарство, в стене образуются дыры, которые действуют как дырокол и убивают клетку», - отмечает Хондкер. «Но было много споров о том, как эти дыры вообще образовались».
Что происходит с устойчивыми бактериями?
Механизм проникновения антибиотика через бактериальную мембрану работает следующим образом: бактерия, имеющая отрицательный заряд, автоматически «втягивает» лекарство, имеющее положительный заряд.
Однако, когда это происходит, бактериальная мембрана действует как барьер против антибиотика, предотвращая его попадание внутрь бактерии. В нормальных условиях это неэффективно, потому что мембрана достаточно тонкая, чтобы антибиотик «пробивал дыры» в ней.
Однако в случае бактерии, устойчивой к лекарствам, новейшая технология исследователей показала, что мембрана становится более жесткой и проникать в нее становится труднее. Более того, отрицательный заряд бактерии ослабевает, а это означает, что антибиотику труднее обнаружить его и «прилипнуть» к нему.
Как описывает это Хондкер: «Для наркотика это все равно, что перейти от нарезания желе к резанию камня».
Исследователи подчеркивают, что это первый раз, когда исследовательская группа смогла точно определить эти изменения.
«Об этом механизме было много разговоров. Но впервые мы можем доказать, что мембрана более жесткая, а процесс замедляется ».
Проф. Майкель Райнштедтер
