Глубокий сон больничного патогена: почему инфекции Acinetobacter baumannii могут вспыхивать снова и снова

Бактерия Acinetobacter baumannii — чрезвычайно опасный патоген, встречающийся, в том числе, в больницах. Многие штаммы устойчивы к разным классам антибиотиков. Инфекции, вызванные этой бактерией, впервые были широко отмечены во время войны в Ираке, и с тех пор их число быстро растёт по всему миру.

Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) поставила Acinetobacter baumannii на первое место в списке бактерий, против которых срочно необходимы новые препараты. Однако опасное распространение связано не только с устойчивостью к антибиотикам, но и с огромной адаптивностью бактерии: она процветает даже в суровых условиях, таких как высыхание и высокая солёность, и поэтому способна колонизировать разные экосистемы в организме человека (мочевой пузырь, поверхность кожи, лёгкие).

Исследовательское подразделение (FOR) 2251 Немецкого исследовательского фонда, спикером которого является профессор Фолькер Мюллер из Университета Гёте во Франкфурте, с 2017 года изучает молекулярные основы этих стратегий адаптации.

Исследовательская группа под руководством профессора Беате Аверхофф и профессора Фолькера Мюллера, руководителей подпроектов FOR 2251, обнаружила ранее неизвестный у Acinetobacter механизм адаптации. Когда условия жизни становятся неблагоприятными, многие бактерии впадают в состояние покоя, почти подобное смерти: они образуют персистирующие формы без метаболической активности, известные как споры.

Однако, как обнаружила команда, Acinetobacter baumannii может в качестве альтернативы образовывать особые клетки, находящиеся в своего рода глубоком сне. Хотя эти клетки всё ещё проявляют признаки жизни и дышат, их больше невозможно культивировать на питательных средах в чашках Петри. «Мы знаем это состояние, например, у холерных вибрионов; оно называется жизнеспособным, но некультивируемым состоянием (VBNC)», — объясняет Мюллер.

Патриция Кёниг, первый автор исследования, опубликованного в журнале mBio, сообщает, что бактерии могут долго выживать в этом состоянии. «Мы держим бактерии в VBNC-сне уже одиннадцать месяцев и регулярно проверяем, можем ли мы их разбудить. Исследование всё ещё продолжается, и конца ему не видно».

Исследователи смогли вызвать VBNC-состояние у бактерий Acinetobacter, повысив солёность питательной среды, а также — с задержкой по времени — с помощью температур холодильника (4 °C) и лихорадки (42 °C), высушивания и удаления кислорода. Во всех случаях удавалось «разбудить бактерии» после двух дней «реабилитации» в шейкере с оптимальным снабжением питательными веществами и кислородом.

Проблема в том, что обнаружение бактерий путём культивирования на питательных средах до сих пор остаётся золотым стандартом как в медицине, так и в контроле качества продуктов питания.

Беате Аверхофф поясняет: «Представьте: пациента с инфекцией Acinetobacter baumannii лечат антибиотиками, и через семь дней на чашках Петри больше не растут бактерии. Врач и пациент полагают, что бактерия исчезла, но на самом деле она просто спит в укромных уголках тела, ожидая, чтобы проснуться при следующей, более благоприятной возможности, размножиться и снова вызвать симптомы у пациента. Это чрезвычайно опасно, особенно в случае мультирезистентных бактерий».

Патриция Кёниг говорит: «Мы надеемся, что это поможет нам внести вклад в разработку более эффективных методов лечения инфекций, вызванных Acinetobacter baumannii. Прежде всего, нам нужно использовать более чувствительные методы — в дополнение к чашкам Петри — для его обнаружения, такие как ПЦР, которая также может выявить VBNC-клетки».

С точки зрения терапии, белки, которые, по-видимому, играют важную роль в переходе в состояние сна, могут стать новыми точками приложения. Исследовательская группа уже идентифицировала несколько таких белков. Кёниг говорит: «Мы должны научиться понимать роль этих белков. Это станет основой для разработки ингибиторов против них, которые можно будет вводить вместе с антибиотиками, чтобы предотвратить погружение бактерий в опасный сон».