Почему человек не может выиграть войну против бактерий

Группа канадских ученых из Университета Макмастера выяснила, из-за чего бактерии становятся невосприимчивыми к антибиотикам, как сообщается в журнале Nature Communications Biology.

Проблема супербактерий известна давно и стала насущной для медицинских исследований во всем мире – тем более, что количество устойчивых бактерий и их распространенность постоянно растут. Однако определить, что именно делает антибиотики устойчивыми к сильнодействующим препаратам, пока не удавалось. Более того, ученые опасаются, что антибиотики вскоре станут совершенно неэффективными против бактерий – учитывая, с какой скоростью последние делаются к ним невосприимчивыми. Это станет первым шагом к разработке действенных средств, устойчивых к бактериальным инфекциям.

Для исследования был выбран препарат полимиксин В – антибиотик, который часто используют для лечения менингита и инфекций мочевыводящих путей, а также глаз и крови. ВОЗ относит группу полимиксинов к критически важным антибиотикам, которые используют в качестве последнего средства, когда больше уже ничего не помогает.

Ранее считалось, что это единственный антибиотик, который действует на устойчивые к лекарствам бактерии. Однако в 2015 году китайские ученые выяснили, что даже к нему бактерии создали ген, способный сделать их невосприимчивыми к полимиксинам.

Полимиксины воздействуют на бактериальную мембрану, разрушая ее, поэтому ученые сосредоточились на ней, чтобы понять, как именно бактерии останавливают действие препарата. Исследователи использовали высокочувствительные инструменты, с помощью которых создали изображения с очень высоким разрешением, на которых можно было увидеть даже отдельные молекулы.

Как отметил ведущий автор исследования Адри Хондкер, препарат, попадая на бактериальную мембрану нормальных бактерий (имеется в виду – нерезистентных), образует в ней отверстия, которые со временем убивают клетку. Сама бактерия отрицательно заряжена, поэтому она автоматически втягивает лекарство, имеющее положительный заряд. Бактерия не может остановить действие препарата, поскольку ее мембрана достаточно тонкая и антибиотик легко проникает в нее, образуя дыры и ослабляя ее защиту.

А вот мембрана устойчивых бактерий очень жесткая, и проникнуть сквозь нее намного труднее. Кроме того, у резистентных бактерий снижается отрицательный заряд, поэтому антибиотику гораздо сложнее к ним прилипнуть. «Для лекарства это все равно, что перейти от разрезания желе на разрезание камня», – уточнил Хондкер. В этом случае бактериальная мембрана действует как барьер против антибиотика и не дает лекарству проникнуть внутрь себя.

Существует множество бактерий и разработанных против них антибиотиков, однако ученые надеются, что зная базовый механизм воздействия антибиотика на бактериальную мембрану, можно будет понять, как эффективнее бороться с бактериями и прогнозировать резистентность.