Новые данные о формировании биоплёнок могут улучшить терапию, но загадки остаются

20 июля 2015 — Биоплёнки — это прочные, оппортунистические, высокоустойчивые к антибиотикам бактериальные покрытия, которые образуются на катетерах и медицинских устройствах, имплантированных в тело. Исследователи из Университета Мэриленда показали, что «сигнальная молекула», производимая оппортунистическим патогеном человека Pseudomonas aeruginosa, побуждает бактерии колонизировать катетеры в мочевых пузырях лабораторных мышей, где они формируют биоплёнки. Исследование опубликовано 20 июля в Journal of Bacteriology.

В норме, в отсутствие поверхностей, способствующих образованию биоплёнок, в мочевом пузыре или почках бактерий мало. В предыдущей работе эти исследователи, как и многие другие, показали, что сигнальная молекула циклический ди-ГМФ (c-di-GMP) способствует образованию биоплёнок при наличии таких поверхностей.

В текущем исследовании учёные ввели крошечные катетеры в мочевые пузыри мышей — поверхность для роста биоплёнок. Затем они инфицировали мышей P. aeruginosa через эти же катетеры.

При заражении P. aeruginosa, продуцирующей высокие уровни c-di-GMP, количество бактерий, обнаруженных в мочевом пузыре и почках, умеренно возросло. И наоборот, заражение мышей бактериями с низким уровнем c-di-GMP привело к существенному снижению количества P. aeruginosa в этих органах. Хотя метод детекции не различал свободноживущие бактерии и бактерии в биоплёнках, можно с уверенностью предположить, что обнаруженные бактерии в основном находились в биоплёнках.

Исследователи также обнаружили четыре гена, которые модулируют уровни c-di-GMP.

Одна загадка остаётся. В исследованиях in vitro (в отличие от исследований на животных) c-di-GMP влияет на формирование биоплёнок, воздействуя на различные мишени — бактериальные пили и жгутики (органеллы, участвующие в движении), и внеклеточный полисахарид (часть бактериальной поверхности, которая помогает клеткам склеиваться в биоплёнку).

Однако в текущем исследовании, когда учёные использовали мутантные бактерии, неспособные создавать функциональные пили и жгутики, бактерии всё ещё могли инфицировать мышей. То же было верно и в более раннем исследовании в отношении внеклеточного полисахарида. Таким образом, c-di-GMP должен влиять на формирование биоплёнок, действуя на какую-то другую, пока неизвестную мишень.

Обнаружение этой мишени может быть очень полезно для определённых пациентов. По данным Национальной сети безопасности здравоохранения, P. aeruginosa вызывает примерно 10% катетер-ассоциированных инфекций мочевыводящих путей ежегодно в США. Определение факторов, влияющих на образование биоплёнок на мочевых катетерах, поможет в разработке более эффективной терапии для лечения и профилактики инфекций, основанных на биоплёнках.