Преобладание активных форм азота — ключ к борьбе с устойчивостью к антибиотикам

Учёные из Суррея в исследовании, опубликованном в Microbiological Research, изучили, как различные соотношения активных форм азота (RNS) и кислорода (ROS) влияют на патогенные бактерии, включая Staphylococcus aureus, Enterococcus faecalis, Escherichia coli и Pseudomonas aeruginosa. С помощью современных методов визуализации и транскриптомного анализа они выявили, что реакция бактерий зависит от баланса этих молекул.

Исследователи обнаружили, что этот баланс работает подобно борьбе с сорняками в саду. RNS подобны вырыванию сорняков с корнем — они полностью уничтожают бактерии, предотвращая их восстановление. Однако когда доминируют ROS, это похоже на срезание сорняков по поверхности: бактерии могут временно ослабнуть, но способны восстановиться, сформировать защитные биоплёнки и стать ещё более устойчивыми к уничтожению.

Это открытие важно, поскольку устойчивые к лекарствам инфекции представляют растущую угрозу для глобального здравоохранения, снижая эффективность многих антибиотиков. Понимание взаимодействия RNS и ROS на молекулярном уровне может помочь в разработке новых методов лечения, усиливающих естественные защитные механизмы организма и замедляющих распространение антимикробной резистентности (AMR).

«Раньше мы считали, что активные формы кислорода и азота вредят бактериям одинаково, но наше исследование показало, что всё сложнее. В то время как среда с преобладанием азота убивает бактерии, богатая кислородом среда может фактически укрепить их и затруднить уничтожение, особенно за счёт помощи в формировании защитных слоёв, устойчивых к антибиотикам», — говорит доктор Хорхе Гутьеррес.

Используя уникальное плазменное устройство ReCAP, разработанное промышленным производителем Fourth State, исследовательская группа подвергала бактериальные культуры воздействию контролируемых смесей RNS и ROS. Бактерии выращивали на жидких и твёрдых питательных средах. Затем с помощью передовых методов визуализации, включая сканирующую электронную микроскопию, были зафиксированы детальные изменения в мембранах бактерий.

Кроме того, был проведён транскриптомный анализ (техника, показывающая, какие гены активны или неактивны в ответ на различные условия), чтобы отследить реакцию ключевых генов на разные соотношения RNS/ROS. Такой комбинированный подход позволил исследователям напрямую связать конкретные молекулярные изменения со стратегиями выживания бактерий и предоставил чёткие доказательства того, что баланс между RNS и ROS определяет исход для бактерий.

«Исследование подчёркивает, что методы лечения, усиливающие активные формы азота, могут быть эффективны против устойчивых к антибиотикам бактерий, в то время как методы, в основном повышающие активные формы кислорода, могут усугубить ситуацию. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы полностью понять взаимосвязь между RONS и реакцией бактерий, что может привести к разработке более эффективных антибактериальных стратегий в будущем», — говорит Гутьеррес.