Лекарственную устойчивость бактерий можно победить, если убивать их во сне

Лекарственную устойчивость бактерий можно победить, если убивать их во сне

Найден антибиотик, заставляющий бактерии поедать самих себя изнутри. Он действует даже на те бактериальные клетки, которые находятся в состоянии покоя и потому не чувствуют действия обычных лекарств.

Проблема лекарственной устойчивости бактерий приобрела глобальный масштаб: между врачами и биологами, с одной стороны, и микробами — с другой, идёт непрекращающаяся гонка вооружений, когда одни создают всё новые и новые антибиотики, а другие тут же учатся их обходить. И вслед за этим учёные сразу же начинают искать молекулярно-клеточные механизмы, которые позволили бактериям в очередной раз уйти из-под удара.

Обычно в таком случае ищут генетическую мутацию, которая помогла бактериям обезвредить лекарство. Но у них есть и второй способ противодействия лечению: часть их клеток просто впадает в спячку, затаивается, дожидаясь, пока терапия не закончится. Большинство антибиотиков действует только на активно делящиеся клетки, нарушая, например, синтез белков или повреждая клеточную стенку так, что у бактерии возникнут большие проблемы при делении. Но у спящих бактерий достаточно времени, чтобы исправить повреждения, и, когда поток антибиотика иссякает, эти выжившие клетки возобновляют свою патогенную деятельность.

О самой способности бактерий «выпадать из жизни» исследователи знают с 1940-х годов, и на примере всем известной кишечной палочки можно легко показать, как бактериальные клетки тормозят метаболизм и как при этом замедляется рост культуры. Спящих клеток может быть не очень много, примерно одна на миллион, однако генетически они от прочих не отличаются, то есть в сон погружаются благодаря какому-то общему молекулярно-генетическому механизму. Всё это, повторим, давно не секрет, однако долгое время никому не приходило в голову, что такая способность засыпать может быть причиной устойчивости инфекции к лечению.

Очевидно, чтобы истребить спящие бактерии, требуется совершенно особое средство. И оно было найдено.

Исследователи из Северо-Восточного университета (США) описывают в журнале Nature антибиотики группы ADEP, или ацилдепсипептиды (acyldepsipeptides), которые были выделены из бактерии Streptomyces hawaiensi. (Благодаря многовековой борьбе бактерий друг против друга у них появились самые разнообразные виды химического оружия, которое человек научился использовать в своих целях; так, славный род Streptomyces среди прочего дал нам такие антибиотики, как тетрациклин и эритромицин.)

Почему эти ADEP действуют на спящие бактерии? Все живые клетки, в том числе клетки бактерий, вынуждены решать проблему дефектных белков, с которыми были трудности при синтезе и сворачивании в трёхмерную конформацию. Такие белки время от времени возникают даже в самой здоровой клетке, и, не будучи утилизированы, могут доставить клетке много проблем: вклинившись между здоровыми белками, они способны направить биохимические процессы совсем в другую сторону. Поэтому у клеток есть расщепляющие ферменты протеазы, которые специализируются на неправильных белках.

У бактерий такая протеаза выглядит как бочка без дна и крышки. Обычный белок не может пройти внутрь, но если поблизости оказывается белок с дефектом, то структура «бочки» меняется так, что она пропускает неправильную молекулу в себя, где её и расщепляет.

Замечательное свойство антибиотиков ADEP в том, что они связываются с такой протеазой и держат её в открытом состоянии всё время, независимо от того, есть ли рядом неправильные белки или нет. В результате она начинает расщеплять всё, что попадётся. Как показали Ким Льюис (Kim Lewis) и его коллеги, из 1 700 видов бактериальных белков протеаза с насадкой в виде ADEP расщепляла 400. Грубо говоря, антибиотик заставлял бактерии есть самих себя. При этом, как подчёркивают исследователи, эффективность лекарства не зависела от того, находилось ли оно в спящей клетке или в активно делящейся: в спящих клетках модифицированная протеаза работала с той же энергией.

С помощью ADEP удалось, например, полностью изгнать из организма подопытных животных метициллин-резистентный стафилококк (MRSA), устойчивость которого к самым разным антибиотикам успела войти в легенду. Авторы работы не скрывают, что в некоторых случаях бактерии сумели приобрести устойчивость и к ADEP. Но тут есть важный нюанс: бактерии, которые приобрели устойчивость к ADEP, были беззащитны перед обычными антибиотиками.

Очевидно, обойти действие ADEP можно, введя какую-нибудь мутацию в протеазу, с которой ADEP работают, или же вообще научиться обходиться без такой протеазы. Однако, по-видимому, протеаза нужна бактериям, чтобы справиться со стрессом, вызванным другими антибиотиками, или же без неё они просто не могут войти в спящее состояние.

Так или иначе, микробы оказываются перед выбором — либо выработать устойчивость к стандартным антибиотикам, действующим на фазе роста, либо стать устойчивыми к ADEP. Понятно, что наибольшего успеха можно добиться, если бомбардировать инфекцию смесью тех и других. Возможно, это позволит наконец-то окончательно победить лекарственную устойчивость бактерий — если не навсегда, то хотя бы на очень долгое время.

Подготовлено по материалам Северо-Восточного университета.

Самые свежие новости медицины в нашей группе на Одноклассниках

Читайте также

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *