Найдена бактерия, которая «питается» больничным пластиком

Пластиковое загрязнение — одна из ключевых экологических проблем нашего времени, и некоторые из мельчайших организмов природы могут предложить неожиданный путь решения.

В последние годы микробиологи обнаружили бактерии, способные разлагать различные типы пластика, что указывает на более устойчивый путь вперёд.

Эти «пластикоядные» микробы однажды могут помочь уменьшить горы отходов, засоряющих свалки и океаны. Но они не всегда являются идеальным решением. В неподходящей среде они могут вызвать серьёзные проблемы.

Пластики широко используются в больницах, например, в шовном материале (особенно рассасывающемся), повязках для ран и имплантатах. Могут ли бактерии, обнаруженные в больницах, разлагать и питаться пластиком?

Чтобы выяснить это, мы изучили геномы известных больничных патогенов (вредоносных бактерий), чтобы проверить, есть ли у них те же пластикоразрушающие ферменты, что и у некоторых бактерий в окружающей среде.

Мы с удивлением обнаружили, что некоторые больничные микробы, такие как Pseudomonas aeruginosa, могут разлагать пластик.

P. aeruginosa связана примерно с 559 000 смертей в мире ежегодно. Многие из этих инфекций приобретаются в больницах.

Пациенты на ИВЛ или с открытыми ранами после операции или ожогов подвержены особому риску заражения P. aeruginosa. Как и те, у кого установлены катетеры.

Мы решили перейти от компьютерного поиска в базах данных бактерий к лабораторному тестированию способности P. aeruginosa питаться пластиком.

Мы сосредоточились на одном конкретном штамме этой бактерии, у которого был ген, кодирующий пластикоразрушающий фермент. Он был выделен от пациента с раневой инфекцией. Мы обнаружили, что он не только может разлагать пластик, но и использовать его в качестве пищи для роста. Эта способность обусловлена ферментом, который мы назвали Pap1.

Биоплёнки

P. aeruginosa считается патогеном высшего приоритета Всемирной организацией здравоохранения (WHO). Она может образовывать прочные слои, называемые биоплёнками, которые защищают её от иммунной системы и антибиотиков, что делает её очень трудноизлечимой.

Наша группа ранее показала, что когда бактерии окружающей среды образуют биоплёнки, они могут разлагать пластик быстрее. Поэтому мы задались вопросом, может ли наличие пластикоразрушающего фермента помогать P. aeruginosa быть патогеном. Поразительно, но это так. Этот фермент делал штамм более вредоносным и помогал ему строить более крупные биоплёнки.

Чтобы понять, как P. aeruginosa строит более крупную биоплёнку на пластике, мы разрушили её. Затем мы проанализировали состав биоплёнки и обнаружили, что этот патоген производит более крупные биоплёнки, включая разложенный пластик в этот слизистый щит — или «матрикс», как это формально называется. P. aeruginosa использовала пластик в качестве цемента для построения более сильного бактериального сообщества.

Патогены, подобные P. aeruginosa, могут долго выживать в больницах, где пластик повсюду. Может ли эта устойчивость в больницах быть связана со способностью патогенов питаться пластиками? Мы считаем, что это вполне возможно.

Многие медицинские процедуры связаны с пластиками, такими как ортопедические имплантаты, катетеры, зубные имплантаты и гидрогелевые повязки для лечения ожогов. Наше исследование предполагает, что патоген, способный разлагать пластик в этих устройствах, может стать серьёзной проблемой. Это может привести к неудаче лечения или ухудшению состояния пациента.

К счастью, учёные работают над решениями, такими как добавление антимикробных веществ в медицинские пластики, чтобы остановить питание микробов ими. Но теперь, когда мы знаем, что некоторые микробы могут разлагать пластик, нам нужно учитывать это при выборе материалов для будущего медицинского применения.