Бактерии меняют форму, спасаясь от антибиотика

Всё живое от человека до таракана постоянно развивается, приспосабливаясь к меняющимся условиям жизни. Не исключение и обитатели микромира – бактерии.

На протяжении всей истории борьбы человечества с возбудителями болезней, они меняются в ответ на внедрение новых антибиотиков и "придумывают" необычные стратегии выживания.

Например, один из способов "скрыться" от действия лекарств – это определённые изменения в геноме, делающие микробов неуязвимыми (кстати, тут у генетиков и микробиологов есть контрмеры, о которых "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) подробно рассказывали).

Микроорганизмы научились также разрушать или выводить препарат, если он всё-таки проникает внутрь бактерии. Также патогенные организмы могут "замирать", переставая расти и делиться. Такое поведение надёжно скрывает болезнетворные микробы от зорких глаз иммунной системы.

Изучение всех этих уловок и эволюционных нововведений – очень важная составляющая работы микробиологов всего мира. Если учёные не будут "вскрывать" защитный арсенал бактерий, то, по оценкам специалистов, уже к 2050 году от пока ещё излечимых болезней могут погибнуть 10 миллионов человек. Таким образом, в этой области науки идут настоящие бои за человеческую жизнь.

Новое исследование учёных из Ньюкаслского университета сосредоточилось на ещё одном плохо изученном механизме, который делает бактерии устойчивыми даже к самым современным антибиотикам.

Чтобы лучше понять суть этого процесса, необходимо вспомнить, что практически все бактерии (а также грибы и растения) имеют клеточную стенку.

Эта плотная оболочка защищает их от внешних воздействий, предохраняет от разрывов и придаёт бактериям нужную форму (например, палочки или сферы). Кроме того, клеточная стенка участвует в эффективном делении микроорганизмов.

"Поскольку у клеток человека клеточная стенка отсутствует, наша иммунная система легко распознаёт бактерии как чужеродные. Именно клеточная стенка служит отличной мишенью для некоторых из наших лучших и наиболее часто используемых антибиотиков, таких как пенициллин", – рассказывает одна из авторов новой научной работы Катажина Мицкевич (Katarzyna Mickiewicz).

На всякий случай поясним, что клеточная стенка и клеточная мембрана, которая отделяет содержимое клетки, например, человека от внешнего мира, – это разные понятия.

В результате антибиотики, "нацеленные" на клеточную стенку, убивают бактерии, не причиняя вреда клеткам организма человека.

Тем не менее микробы иногда выживают и без своего внешнего защитного слоя (клеточная стенка располагается за пределами клеточной мембраны бактерий). Если окружающие условия достаточно благоприятны и защищают их от разрыва, микроорганизмы могут жить в так называемой L-форме. По сути, это бактерии полностью или частично лишённые своего внешнего покрова.

В 1935 году на развитие таких необычных форм обратила внимание Эмми Клинебергер-Нобель. Первую букву своего названия особенные микроорганизмы получили в честь Листеровского института, где исследовательница работала в то время.

И хотя учёные давно подозревали, что перерождение бактерий в L-форму является одним из ведущих механизмов, отвечающих за устойчивость к антибиотикам, доказательств этой теории на руках у учёных не было.

Дело в том, что у исследователей не было методов обнаружения этих "неуловимых" микроскопических вредителей в образцах, взятых из организма человека.

Однако это стало возможным благодаря так называемым флуоресцентным зондам, которые "распознают" бактериальную ДНК.

Специалисты Университета Ньюкасла работали с образцами мочи 30 пациентов с рецидивирующими инфекциями мочевыводящих путей. Пробы брались каждые две недели в течение шести месяцев. Так учёные смогли собрать целую базу данных из 360 образцов.

Они поместили материал в питательные среды с высоким содержанием сахара. Последний создаёт ту самую безопасную среду для "обнажённой" бактерии и, соответственно, помогает выделить живые L-формы, присутствующие в моче.

В результате британские микробиологи впервые убедительно показали, что многие виды бактерий, в том числе кишечная палочка и энтерококк, действительно переживают лечение антибиотиками.

И происходит это благодаря образованию L-форм, спокойно продолжающих жить в организме человека и вызывающих повторные пиелонефриты и циститы.

Более того, учёные выяснили, что после прекращения лечения антибиотиками эти неуловимые "затаившиеся" формы снова восстанавливали свою клеточную стенку.

Это исследование среди прочего показывает, как важно тестировать антибиотики в условиях, наиболее приближенных к человеческому организму.

К сожалению, при проведении теста на чувствительность (или устойчивость) бактерий к антибиотикам, зачастую используются материалы, не позволяющие выживать потенциально опасным, но хрупким L-формам.

Таким образом, такой анализ не выявит причину постоянно рецидивирующей болезни и не "отыщет" подходящий антибиотик.

По словам авторов исследования, необходимо провести новые работы, чтобы окончательно разобраться, насколько важен механизм превращения бактерий в "невидимые" формы по сравнению с другими механизмами устойчивости к антибиотикам.

Кто знает, вполне возможно, что смесь препаратов, одновременно разрушающих клеточную стенку возбудителей и нацеленных на L-формы, может стать ключом к преодолению устойчивости бактерий к лекарствам, добавляет Мицкевич.

Подробнее ознакомиться с исследованием британских микробиологов можно в издании Nature Communications.

Напомним, что авторы "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) постоянно отслеживают новости, касающиеся проблемы устойчивости к антибиотикам, и сообщают о самых выдающихся успехах науки и новых находках на пути решения этой проблемы.

Чтобы не пропустить эти и другие важные новости науки, подписывайтесь на наши группы в социальных сетях: ВК, Facebook, Twitter, "Одноклассники". Есть мы и в Яндекс.Дзене.