Российские ученые нашли способ улучшить действие антибиотиков на особые формы существования бактерий — биопленки, которые становятся причиной до 80% всех инфекционных заболеваний. Добиться этого удалось с помощью белкового соединения, полученного из личинок мух. Разработка поможет более эффективно бороться с микробными инфекциями. Результаты исследования опубликованы в журнале Infection and Drug Resistance. Работа поддержана грантом Российского научного фонда (РНФ).
Большинство бактерий существует в форме так называемых биопленок — организованных структур из множества бактерий, которые прикрепляются к какой-либо поверхности. У входящих в биопленку бактерий изменяются параметры роста и выработка определенных белков. Можно сказать, что биопленка ведет себя как единый организм, а не просто как колония одинаковых бактерий. Такая форма существования — основной механизм защиты бактерий от неблагоприятной внешней среды. В виде биопленок бактерии оказываются гораздо более устойчивыми (до 1000 раз) к антибиотикам и другим препаратам. При этом около 80% всех микробных инфекций вызвано именно биопленками, поэтому способность бактерий формировать такие структуры значительно усложняет борьбу с инфекционными заболеваниями.
В процессе формирования биопленки часть бактерий резко меняет свое физиологическое состояние, образуя субпопуляцию клеток-персистеров. Антибиотик может в значительной степени разрушить биопленку, но, как только действие препарата заканчивается, персистеры быстро ее восстанавливают, вызывая рецидив инфекции. Таким образом формируется большинство хронических инфекционных заболеваний, и в этом состоит одна из основных проблем современной медицины. Ученые из Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ) обнаружили, что устранить опасное действие клеток-персистеров можно с помощью особенного комплекса антимикробных белков.
«Низкая эффективность антибиотиков против бактерий, образовавших биопленку, — один из вызовов современной медицины, — рассказал один из авторов исследования Сергей Черныш из СПбГУ. — Полученный в лаборатории комплекс антимикробных белков позволяет антибиотикам эффективно разрушать образуемые микроорганизмами биопленки. Причем с несколькими классами антибиотиков этот комплекс белков дает выраженный синергический эффект, что позволяет даже снижать эффективные дозы антибиотиков. Эффект достигается за счет восстановления чувствительности клеток-персистеров к действию антибиотиков».
Комплекс антимикробных белков выделяется в ответ на инфекцию у красноголовых синих падальниц, или синих мясных мух (Calliphora vicina). Этот комплекс включает в себя десятки различных белков четырех семейств: дефензины, цекропины, диптерицины и пролин-богатые пептиды. Все они нацелены на уничтожение бактерий. Искусственно создать такую сложную комбинацию белков практически невозможно, поэтому ученые получили ее прямо из гемолимфы (аналога крови) зараженных личинок красноголовых синих падальниц. Исследователи изучили эффект совместного действия комплекса и более десяти видов антибиотиков на биопленку нескольких видов бактерий. В результате серии экспериментов ученые выяснили, что разработка значительно ослабляет клетки-персистеры и таким образом помогает антибиотику уничтожать биопленку.
Ученые считают, что исследование может помочь повысить эффективность лечения инфекций антибиотиками. Более того, разработка поможет создать новые препараты для лечения инфекций, которые раньше было невозможно вылечить стандартными методами.
«Сформировавшаяся в ране биопленка гарантированно осложняет процесс ее заживления, — добавил исследователь. — Причиной более 80% всех случаев хронических язв и незаживающих ран становятся эти сложно организованные микробные сообщества. Полученные данные открывают перспективы повышения эффективности существующего арсенала антибиотиков, многие из которых считались неэффективными в отношении биопленочных инфекций.
Читайте также, какие вещества придут на смену антибиотикам, когда те перестанут помогать.
