Физики определили простой механизм устойчивости бактерий к антибиотикам
Физики из Университета Макмастера впервые определили простой механизм, который потенциально смертоносные бактерии используют для защиты от антибиотиков. Это открытие дает новое представление о том, как микробы адаптируются и ведут себя на беспрецедентном уровне детализации.
Результаты, опубликованные в журнале Nature Communications Biology, могут иметь значение для глобальной борьбы с устойчивостью к антибиотикам, позволяя разрабатывать более эффективные препараты.
Исследователи изучили, как мембраны бактерий взаимодействуют с антибиотиком полимиксином B (PmB), который обычно используется для лечения инфекций мочевыводящих путей, менингита, а также инфекций крови и глаз.
Используя методы, типичные для физиков, занимающихся исследованиями материалов, команда с помощью высокоспециализированного оборудования заглянула глубоко в бактериальную мембрану, получая изображения с разрешением, позволяющим видеть отдельные молекулы (примерно 1/1 000 000 ширины человеческого волоса).
Когда антибиотик работает правильно, он, будучи положительно заряженным, притягивается к отрицательно заряженной бактерии. В то же время бактериальная мембрана создает силу отталкивания.
С помощью визуализации и моделирования исследователи точно определили, какая часть антибиотика, где и насколько глубоко проникает в мембрану. Они смоделировали эти процессы в микросекундных масштабах времени.
Они установили, что когда бактерия становится устойчивой, ее мембрана становится более жесткой, а заряд — слабее. Это делает ее гораздо менее привлекательной для препарата и труднопроницаемой.
Всемирная организация здравоохранения (WHO) считает проблему устойчивости к антибиотикам одной из главных глобальных угроз общественному здоровью. По оценкам, 70 000 человек ежегодно умирают во всем мире от лекарственно-устойчивых штаммов бактериальных инфекций, ВИЧ/СПИДа, туберкулеза и малярии. Эксперты предупреждают, что к 2050 году ежегодное число смертей может вырасти до 10 миллионов во всем мире.