У исследователей есть доказательства другого метода, который бактерии используют, чтобы избежать антибиотиков. Sirirat / Shutterstock

Широко распространенное использование антибиотиков во многом связано с появлением устойчивых к антибиотикам бактерий, что в настоящее время одна из самых больших угроз к глобальному здоровью. Устойчивость к антибиотикам уже не только вызывает по оценкам смертей 700,000 в годЭто также сделало многочисленные инфекции, в том числе пневмонию, туберкулез и гонорею, труднее лечить, Не зная, как остановить развитие устойчивости к антибиотикам, бактерии предсказывают, что предотвратимые заболевания могут вызвать 10m смертей в год по 2050.

Некоторые из способов, которыми бактерии стать устойчивым к антибиотикам через изменения в геноме бактерий. Например, бактерии могут выкачивать антибиотики или разрушать антибиотики. Они также могут перестать расти и делиться, что затрудняет их обнаружение для иммунной системы.

Однако, наши исследования сосредоточился на другом малоизвестном методе, который бактерии используют, чтобы стать устойчивым к антибиотикам. Мы прямо показали, что бактерии могут «менять форму» в организме человека, чтобы избежать воздействия антибиотиков - процесс, который не требует генетических изменений, чтобы бактерии продолжали расти.

Практически все бактерии окружены структурой, называемой клеточной стенкой. Стена похожа на толстую оболочку, которая защищает от внешних воздействий и предотвращает разрыв ячейки. Он придает бактериям правильную форму (например, палочку или сферу) и помогает им эффективно делиться.

Клетки человека не обладают клеточной стенкой (или «оболочкой»). Из-за этого иммунная система человека легко распознает бактерии как врага, потому что их клеточная стенка заметно отличается. И поскольку клеточная стенка существует у бактерий, но не у людей, она является отличной мишенью для некоторых из наших лучших и наиболее часто используемых антибиотиков, таких как пенициллин. Другими словами, антибиотики, нацеленные на стену, могут убивать бактерии, не причиняя нам вреда.

Тем не менее, бактерии могут иногда выживать без клеточной стенки. Если окружающие условия способны защитить бактерии от разрыва, они могут превратиться в так называемые «L-формы», то есть бактерии, не имеющие клеточной стенки. Эти бактерии были обнаружены в 1935 Эмми Клиенбергер-Нобель, которая назвала их в честь Института Листера, где она работала в то время.

В лаборатории мы часто используем сахар для создания подходящей защитной среды. В человеческом организме это изменение формы обычно вызывается антибиотиками, которые нацелены на клеточную стенку бактерий, или определенными иммунными молекулами - такие как лизоциммолекула, которая присутствует в наших слезах, которая помогает защитить нас от бактериальных инфекций.

Бактерии без клеточной стенки часто становятся хрупкими и теряют правильную форму. Однако они также становятся частично невидимыми для нашей иммунной системы и полностью устойчивы ко всем типам антибиотиков, которые специфически воздействуют на клеточную стенку.

Ученые давно подозревали, что переключение L-формы может способствовать рецидивирующим инфекциям, помогая бактериям скрываться от иммунной системы и противостоять антибиотикам. Тем не менее, было трудно найти доказательства этой теории из-за неуловимой природы L-форм и отсутствия соответствующих методов для их обнаружения.

Наблюдение за изменением формы бактерий

Наше исследование, опубликованный в Nature Communications, специально рассматривал виды бактерий, связанные с рецидивирующими инфекциями мочевыводящих путей (ИМП). Было обнаружено, что многие различные виды бактерий - в том числе E. палочки и энтерококк - действительно может выжить в виде L-форм в организме человека. Это то, что никогда ранее не было доказано. Мы смогли обнаружить этих подлых бактерий, используя флуоресцентные зонды, которые распознают бактериальную ДНК.

Мы проверили образцы мочи пожилых пациентов с рецидивирующими ИМП, выращивая их в чашке Петри с высоким содержанием сахара. Эта среда не только помогла защитить бактерии от разрыва, она также изолировала бактерии L-формы, которые присутствовали в этих образцах. В отдельном эксперименте мы смогли увидеть весь процесс в живых эмбрионах рыбок данио в присутствии антибиотиков.

После того, как антибиотик был удален, бактерии преобразовались обратно из L-форм в их обычную форму с клеточными стенками. (Кредит Университету Ньюкасла, Великобритания)

Важно отметить, что наше исследование показывает, что антибиотики необходимо тестировать в условиях, более отражающих организм человека. Те, которые в настоящее время используются в медицинской лаборатории, не обеспечивают достаточной защиты для выживания деликатных L-форм.

Прежде чем мы сможем полностью понять, насколько важно переключение L-формы по сравнению с другими формами устойчивости к антибиотикам, необходимо провести дальнейшие исследования с участием большего количества пациентов. Также будет важно выяснить, какую роль L-формы могут играть в других рецидивирующих инфекциях, таких как сепсис или легочные инфекции.

До сих пор исследования в L-формы не было спорное поле, но мы надеемся, что эти результаты будут мотивировать больше исследований в L-формы в болезненных ситуациях. Мы надеемся, что эти результаты помогут найти способ убрать эти подлые бактерии из нашего тела. Комбинирование активных антибиотиков клеточной стенки с антибиотиками, которые убивают L-формы, может стать одним из способов борьбы с устойчивыми к антибиотикам инфекциями.

Наша битва с бактериями продолжается. Поскольку мы придумываем новые стратегии борьбы с ними, они находят способы дать отпор. Наше исследование подчеркивает еще один способ адаптации бактерий, который мы должны учитывать в нашей дальнейшей борьбе с инфекционными заболеваниями.

Об авторе

Катаржина МицкевичНаучный сотрудник Университета Ньюкасла, Университет Ньюкасла

Эта статья переиздана из Беседа под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.

books_health