Чому антибіотики зазнають невдачі в боротьбі з бактеріями
Бактерії, несприйнятливі до дії антибіотиків, стали першочерговою проблемою для науково-дослідницьких кіл у всьому світі. Нове дослідження досліджує, що робить цих “супербактерій” стійкими до деяких найпотужніших препаратів.
Лише нещодавно, в Медичні новини сьогодні, ми представили дослідження, висвітлюючи постійно зростаючу кризу надзвичайних помилок, що поширюються несподівано швидкими темпами по всьому світу.
Автори цього дослідження висувають похмуре попередження, що якщо бактерії продовжуватимуть «бронювати» себе настільки ефективно і з такою швидкістю, антибіотики можуть незабаром стати абсолютно неефективними проти них.
Ось чому надзвичайно важливо зрозуміти, як саме ці мікроорганізми можуть відбиватися від ліків, які раніше мали змогу проти них діяти. Ці знання стануть першим кроком у розробці більш ефективних методів боротьби із стійкими бактеріальними інфекціями.
У своєму новому дослідженні група фізиків з Університету Макмастера в Гамільтоні, Канада, тепер визначила, що дозволяє бактеріям відлякувати антибіотики, коли вони стають стійкими.
Хоча механізм простий, це перший раз, коли дослідники дослідили та змогли визначити його завдяки високочутливій технології.
Провідний автор дослідження професор Майкель Райнштедтер та його колеги повідомляють про свої висновки у дослідницькому дописі, який пише журнал Біологія комунікацій природи опублікував сьогодні. Дослідники вважають, що їх відкриття може допомогти вченим розробити більш ефективні препарати для лікування інфекцій.
"Існує багато, багато бактерій і стільки антибіотиків, але, запропонувавши базову модель, яка застосовується до багатьох з них, ми можемо набагато краще зрозуміти, як краще боротися і прогнозувати резистентність", - зазначає професор Райнштедтер.
Потреба розуміти мікромеханізми
Щоб зрозуміти, наскільки вперті бактерії здатні утримувати сильнодіючі антибіотики, дослідники детально вивчили механізм, який дозволяє одному з цих препаратів проникати через бактеріальну мембрану та виконувати свою роботу.
Для цього дослідження вчені звернулися до поліміксину В, антибіотику, який лікарі використовують при лікуванні менінгіту та інфекцій сечовивідних шляхів, очей та крові.
Дослідники пояснюють, що обрали саме цей препарат, оскільки раніше він був єдиним антибіотиком, який діяв би проти бактерій, які в іншому випадку були стійкими до наркотиків. Однак кілька років тому група фахівців з Китаю виявила, що один бактеріальний ген може зробити ці мікроорганізми імунітетом до поліміксинів.
"Ми хотіли з'ясувати, як саме ці бактерії зупиняють цей препарат у даному конкретному випадку", - говорить перший автор Едрі Хондкер, додаючи: "Якщо ми можемо це зрозуміти, ми можемо розробити антибіотики краще".
Дослідники використовували спеціалізовані чутливі інструменти, які дозволяли аналізувати бактеріальну мембрану. Ці інструменти надавали зображення надзвичайно високої роздільної здатності, які фіксували навіть окремі молекули з розмірами приблизно одну мільйонну частину ширини однієї пасма волосся.
"Якщо взяти бактеріальну клітину і додати цей препарат, у стіні утворюються дірки, які діють як діркопробивач і вбивають клітину", - зазначає Хондкер. "Але було багато суперечок щодо того, як утворилися ці діри".
Що відбувається з стійкими бактеріями?
Механізм, за допомогою якого антибіотик проникає через бактеріальну мембрану, працює наступним чином: бактерія, яка має негативний заряд, автоматично «втягує» препарат, який має позитивний заряд.
Однак, коли це відбувається, бактеріальна мембрана виступає бар'єром проти антибіотика, маючи на меті запобігти її потраплянню вглиб бактерії. За звичайних обставин це неефективно, оскільки мембрана досить тонка, щоб антибіотик в ній «пробивав діри».
Однак у випадку лікарсько стійкої бактерії найсучасніша технологія дослідників показала, що мембрана стає більш жорсткою і набагато важче проникати в неї. Більше того, негативний заряд бактерії стає слабшим, а це означає, що антибіотику важче виявити його і «прилипнути» до нього.
Як описує Хондкер, "для наркотику це як перехід від різання Джелло до різання скелі".
Це вперше, коли дослідницькій групі вдалося з упевненістю визначити ці зміни, наголошують слідчі.
“Про цей механізм було багато спекуляцій. Але вперше ми можемо довести, що мембрана є більш жорсткою, і процес сповільнюється ”.
Професор Майкель Райнштедтер
