Ученые из Университета Макмастера сделали важное открытие в борьбе с устойчивыми к антибиотикам бактериями. Исследование, опубликованное в журнале Nature Microbiology, подробно описывает, как недостаток цинка влияет на физиологию бактерий, делая их менее устойчивыми к антибиотикам.
Руководитель работы профессор Эрик Браун объясняет: лишение микроорганизмов определенных питательных веществ вызывает физиологические изменения, которые делают их более уязвимыми к антибиотикам. «На протяжении сотни лет бактерии изучались в идеальных условиях, богатых всеми необходимыми ресурсами, — говорит Браун. — Наша лаборатория сосредоточилась на изучении того, как бактерии ведут себя в условиях нехватки питательных веществ».
Исследование было нацелено на изучение устойчивости бактерий к карбапенемам — современным антибиотикам последней линии, которые применяются, когда другие препараты не работают. Однако и этим мощным средствам грозит потеря эффективности из-за распространения среди микроорганизмов генов резистентности. Чтобы найти слабые места у таких бактерий, исследователи создали условия с ограниченным содержанием цинка. Оказалось, что отсутствие этого элемента существенно снижает устойчивость микробов, заставляя их делать «выбор» между способностью защищаться и нападать.
Браун приводит метафору рыцаря, который держит в одной руке меч, а в другой — щит. «Когда бактерия лишается цинка, ее силы иссякают, и она вынуждена отказаться от щита, чтобы держать меч обеими руками. Она все еще опасна, но становится уязвимой», — объясняет ученый.
В этих условиях бактерии Klebsiella pneumoniae и Pseudomonas aeruginosa, входящие в список самых смертоносных и устойчивых патогенов, обнаружили новую уязвимость. Лишенные возможности использовать защитные механизмы, они стали чувствительны к азитромицину — одному из самых широко применяемых антибиотиков, который ранее не оказывал значительного воздействия на эти виды бактерий.
«Мы не разрабатывали новый препарат для борьбы с устойчивыми инфекциями, — рассказывает Меган Ту, аспирантка лаборатории Брауна и соавтор исследования. — Мы обнаружили компромисс, которого можно достичь с помощью уже существующего лекарства». Исследование демонстрирует, что старые препараты, например азитромицин, могут найти новое клиническое применение, если изменить подход к их использованию.
Это открытие не только дает практическое решение для лечения инфекций, спровоцированных резистентными микроорганизмами, но и подтверждает перспективность исследования бактерий в условиях стресса, вызванного недостатком питательных веществ. «Часто научные исследования порождают больше вопросов, чем ответов, — отмечает Браун. — Однако в данном случае мы получили четкий вывод: определенные инфекции, вызванные Klebsiella и Pseudomonas, можно лечить азитромицином».
Ученые подчеркивают, что их работа открывает новые горизонты для использования существующих препаратов, а также показывает важность изучения взаимодействия биологии и условий окружающей среды. В будущем исследователи планируют изучить другие виды микроорганизмов и механизмы их уязвимости, чтобы создать еще более эффективные стратегии борьбы с устойчивыми к антибиотикам инфекциями.
Ранее ученые нашли новый механизм формирования устойчивости бактерий к антибиотикам.
