Борьба с силой бактерий в их количестве

Ученые из Ноттингемского университета открыли путь для более точных исследований новых способов борьбы с опасными бактериальными инфекциями, доказав давнюю теорию о том, как бактерии общаются друг с другом.

Исследователи впервые показали, что эффективность метода коммуникации бактерий, процесса под названием «чувство кворума» (quorum sensing, QS), напрямую зависит от плотности бактериальной популяции. Эта работа поможет в более широких исследованиях того, как остановить общение бактерий с целью отключения производства ими токсинов.

Поскольку некоторые патогенные организмы становятся все более устойчивыми к традиционным антибиотикам, медицинские исследователи по всему миру пытаются найти другие способы борьбы с инфекцией. Эта новая работа включает использование соединений для «гашения кворума» (quorum quenching), которые мешают бактериальной сигнализации и нарушают их социальную жизнь.

Чувство кворума (QS) — это процесс, с помощью которого бактерии общаются и сотрудничают, используя сигнальные молекулы, контролирующие, среди прочего, производство токсинов. QS является важным фактором для ряда бактериальных видов, вызывающих серьезные инфекции у людей, включая Pseudomonas aeruginosa (основная причина смерти больных муковисцидозом) и MRSA (огромная клиническая проблема в больницах).

Ведущий исследователь доктор Стивен Диггл отметил: «Фундаментальное предположение, используемое для объяснения QS, заключается в том, что производство контролируемых QS факторов не является полезным, пока не присутствует достаточная плотность клеток (кворум), и что цель QS — стимулировать социальное поведение только при достижении достаточно высокой плотности бактериальной популяции. Для патогена это имеет смысл. Зачем производить токсины, когда клеток вокруг немного? Почему бы не подождать, пока их не станет много, и не скоординировать массовое производство токсина, что помогает подавить хозяина? Это предположение о плотности, на котором основана вся область QS, никогда не проверялось экспериментально — до сих пор».

Это новаторское исследование, только что опубликованное в ведущем международном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, впервые показывает, что плотность клеток является важным фактором, регулирующим QS у оппортунистического патогена Pseudomonas aeruginosa. Используя комбинацию специальных питательных сред и молекулярных методов, работа показала, что сигнализация QS происходит в малых популяциях клеток, но бактерии не получают от этого пользы. Таким образом, QS наиболее полезно для бактерий при высокой плотности клеток.

Задача для будущих исследований — изучить это в более естественных условиях, таких как инфекции. Бактерии, такие как P. aeruginosa, используют QS для контроля производства токсинов, и это новое исследование помогает объяснить, как определенные инфекции могут внезапно стать опасными для жизни из-за массированного выброса токсина. Это предполагает, что тщательный контроль плотности бактериальной популяции в инфекциях может помочь избежать повреждений, связанных с токсинами.