Новые исследования сконцентрировали внимание на бактерию Pseudomonas aeruginosa, чтобы раскрыть стратегию, которую используют устойчивые к лекарствам бактерии, чтобы избежать гибели от антибиотиков. Результаты могут помочь сделать антибиотики более эффективными.
Жан-Луи Брю, из отдела молекулярной биологии и биохимии в Калифорнийском университете, Ирвин, является первым автором нового исследования, которое появится в журнале бактериологии.
Брю и его коллеги сосредоточили свои усилия на изучении Pseudomonas aeruginosa (P. Aeruginosa), типа бактерий, которые в основном поражают людей с муковисцидозом.
Муковисцидоз — это наследственное респираторное заболевание, при котором легкие выделяют больше слизи, чем должны. Это затрагивает приблизительно 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 привести к послеоперационным инфекциям в крови или других частях тела, а также вызвать пневмонию.
P. aeruginosa — один из самых опасных видов бактерий.
В контексте кризиса общественного здравоохранения, который проявляется в устойчивости бактерий к антибиотикам, Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) включила P. aeruginosa в список «приоритетных патогенных микроорганизмов», то есть 12 бактерий, которые наиболее опасны для здоровья человека, потому что они стали устойчивы к лекарствам, которые врачи обычно использовали для борьбы с ними.
ВОЗ разделила эти 12 бактерий на «критические», «высокие» и «средние» приоритеты, указав, что P. aeruginosa является критическим из-за его устойчивости к группе антибиотиков, называемых карбапенемами.
Всего 2 недели назад Центры по контролю и профилактике заболеваний (CDC) также сочли P. aeruginosa «серьезной угрозой», поместив ее в свой список высокоприоритетных патогенов.
В этой более широкой картине такие исследования, как исследование, проведенное Брю и его коллегами, имеют решающее значение как для понимания механизмов защиты бактерий, так и для более эффективной борьбы с инфекциями.
Бактерии действуют как «единый организм»
В новом исследовании учёные изучили рост и распространение бактерий в чашках Петри, воссоздающих среду, сходную с окружающей средой слизистых оболочек, которая позволяет P. aeruginosa процветать при муковисцидозе.
Команда проверила влияние антибиотиков и бактериофагов на «роение», то есть способность бактерий двигаться вместе. Бактериофаги — это вирусы, которые заражают бактерии и атакуют их изнутри.
Смешивание антибиотика гентамицина с роями P. aeruginosa показало, что бактерии посылают сигналы своим конспецифическим бактериям, предупреждая их об опасности и позволяя им избежать ее.
Бактерии Pseudomonas делают это путем секретирования молекулы передачи сигналов Pseudomonas quinolone (PQS), пишут авторы. Они объясняют: «Эти механизмы имеют общий эффект ограничения инфекции субпопуляцией, что способствует выживанию всего населения».
Соавтор исследования Нина Молин Хойланд-Крогсбо, доцент кафедры ветеринарных наук и наук о животных в Копенгагенском университете в Дании, комментирует эксперименты и их результаты.
«Мы можем видеть в лаборатории, что бактерии просто плавают вокруг «опасной зоны» с антибиотиками или бактериофагами. Когда они получают предупреждающий сигнал от своих конспецификов, вы можете видеть в микроскопе, что они движутся по кругу», говорит исследователь.
«Это разумный механизм выживания бактерий», — продолжает она. «Если окажется, что бактерии используют один и 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 изменяют поведение, чтобы выжила вся популяция бактерий. Можно даже сказать, что они действуют как единый организм».
Нина Молин Хойланд-Крогсбо
Прокладывая путь для более эффективных антибиотиков
В связанной редакционной статье Юлия К. ван Кессель комментирует значимость результатов, утверждая, что способность P. aeruginosa влиять на групповое поведение, такое как роение в ответ на стресс, является «уникальным» открытием. Это побудило авторов исследования использовать термин «коллективная реакция на стресс», пишет ван Кессель.
Авторы исследования также комментируют способы, которыми их результаты могут в конечном итоге помочь преодолеть кризис устойчивости к антибиотикам.
Хотя предстоит еще много работы, прежде чем результаты приведут к разработке полезных методов лечения, следующим этапом исследования будет поиск путей вмешательства в передачу сигналов PQS бактерий.
Полученные данные «расчищают путь для использования лекарств в попытке предотвратить отправку предупреждающего сигнала», — говорит Нина Молин Хойланд-Крогсбо.
«Инфекции с этим типом бактерий являются серьезной проблемой во всем мире, с множеством госпитализаций и смертельных случаев. Вот почему мы действительно рады возможности внести новые знания, которые потенциально могут быть использованы для борьбы с этими бактериями».
Нина Молин Хойланд-Крогсбо