Почему антибиотики могут не работать даже против нерезистентных бактерий
Антибиотики незаменимы для лечения бактериальных инфекций. Но почему они иногда неэффективны, даже когда у бактерий нет устойчивости? В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature, учёные из Базельского университета оспаривают общепринятую точку зрения, согласно которой причиной неудач антибактериальной терапии является небольшая группа особо устойчивых бактерий.
При некоторых инфекционных заболеваниях, вызываемых бактериями (например, сальмонеллёзе), антибиотики менее эффективны, чем ожидается. Долгие годы считалось, что главная проблема — это небольшая популяция «спящих» бактерий, так называемых персистеров. Они могут пережить лечение антибиотиками и вызвать рецидив позже.
Исследовательская группа профессора Дирка Буманна из Базельского университета в своём новом исследовании оспаривает эту преобладающую концепцию.
«Вопреки распространённому мнению, неудача антибиотикотерапии вызвана не небольшой подгруппой персистеров. На самом деле, большинство сальмонелл в инфицированных тканях трудно уничтожить», — объясняет Буманн. — «Мы смогли продемонстрировать, что стандартные лабораторные тесты на уничтожение микробов дают вводящие в заблуждение результаты, создавая ложное впечатление о небольшой группе особо устойчивых персистеров».
Нехватка питательных веществ повышает устойчивость сальмонелл
Учёные исследовали уничтожение бактерий как у инфицированных сальмонеллой мышей, так и в лабораторных моделях, имитирующих ткани. Защитные механизмы организма часто включают сокращение доступности питательных веществ для бактерий. Исследование показало, что именно эта нехватка питательных веществ является основной причиной выживания сальмонелл после лечения антибиотиками. Учёные полагают, что то же самое относится и к другим бактериальным патогенам.
«В условиях дефицита питательных веществ бактерии растут очень медленно, — говорит Буманн. — Сначала это может показаться хорошим, но на самом деле это проблема, потому что большинство антибиотиков постепенно убивают только медленно растущие бактерии». В результате препараты становятся гораздо менее эффективными, и рецидивы могут возникать даже после длительной терапии.
Анализы в реальном времени выявляют заблуждение
Учёные использовали инновационный метод для наблюдения за действием антибиотиков на отдельные бактерии в реальном времени. «Мы продемонстрировали, что почти вся популяция сальмонелл выживает после лечения антибиотиками в течение длительного времени, а не только небольшая подгруппа сверхустойчивых персистеров», — говорит первый автор исследования доктор Джозеф Фанус.
Главная проблема стандартных методов, используемых во всём мире десятилетиями, заключается в их косвенном и отсроченном измерении выживаемости бактерий, что приводит к искажённым результатам.
«Традиционные тесты недооценивают количество выживших бактерий, — объясняет Фанус. — И они ложно указывают на наличие сверхустойчивых подгрупп персистеров, которых на самом деле не существует». Это неверное толкование влияло на исследования в течение многих лет.
Новые инструменты для исследований антибиотиков
Эти выводы могут фундаментально изменить исследования в области антибиотиков. «Наша работа подчёркивает важность изучения поведения бактерий и эффектов антибиотиков вживую и в физиологически релевантных условиях», — подчёркивает Буманн.
«В ближайшие годы современные методы, такие как анализ отдельных клеток в реальном времени, надеюсь, станут стандартом». Смещение фокуса с персистеров на влияние нехватки питательных веществ — важный шаг к более эффективной терапии трудноизлечимых инфекций.
Проект является частью Национального центра компетенций в области исследований (NCCR) «AntiResist». Консорциум ставит целью разработку инновационных стратегий борьбы с бактериальными инфекциями. Дирк Буманн является одним из директоров NCCR «AntiResist».