Структура бактерий в биоплёнках влияет на их чувствительность к антибиотикам

Бактерии в естественных условиях часто растут не поодиночке, а в виде скоплений — биоплёнок. Эти образования защищают бактерии, делая их более устойчивыми к антибиотикам, но также затрудняют поступление питательных веществ.

Новое исследование лаборатории профессора Ларса Дитриха из Колумбийского университета показало, что расположение бактериальных клеток в биоплёнке не случайно, а имеет чёткую структуру. Это открытие может помочь в разработке новых методов борьбы с устойчивыми к антибиотикам бактериями.

Ключевые выводы исследования:

• Исследование, опубликованное в PLOS Biology, было сосредоточено на патогене Pseudomonas aeruginosa.
• С помощью сканирующей электронной и флуоресцентной микроскопии учёные обнаружили, что клетки P. aeruginosa в биоплёнке упакованы продольно и расположены перпендикулярно субстрату, на котором они растут.
• Мутации, изменяющие поверхность бактериальной клетки, нарушают эту упорядоченную структуру.
• Нарушение клеточной организации делает бактерии в определённых субзонах биоплёнки более чувствительными к добавленному сахару или антибиотику.
• Изменения в анатомии биоплёнки смещают зону пиковой метаболической активности внутри неё.

Значение работы:

• Микроструктура биоплёнки — это настраиваемое свойство, которое влияет на метаболизм бактериальных субпопуляций и общую выживаемость группы.
• Это открытие меняет подход к лечению инфекций, вызванных P. aeruginosa и другими патогенами, образующими биоплёнки.

Цитаты исследователей:

• Проф. Ларс Дитрих: «Это исследование даёт нам важную основу для понимания того, как влиять на расположение бактериальных клеток и оценивать, как сделать их более восприимчивыми к антибиотикам».
• Аспирант Ханна Дейтон: «Расположение клеток — это недооценённый аспект формирования биоплёнки. Оно позволяет бактериям контролировать своё физиологическое состояние и влияет на их выживание при лечении антибиотиками».

Исследование проводилось в сотрудничестве с научными группами из Колумбийского университета, Чикагского университета и Городского университета Нью-Йорка (CUNY).