Дефицит цинка делает устойчивые бактерии уязвимыми для старых антибиотиков

Исследователи из Университета Макмастера обнаружили критическую уязвимость у устойчивых к лекарствам бактерий: цинк — или его недостаток.

В исследовании, опубликованном в журнале Nature Microbiology, учёные выяснили, что цинк играет ключевую роль в устойчивости некоторых из самых опасных бактерий мира к антибиотикам.

Эрик Браун, профессор кафедры биохимии и биомедицинских наук и ведущий автор исследования, заявил, что лишение бактерий определённых питательных веществ вызывает важные физиологические изменения, делая их более уязвимыми для антибиотиков, включая те, к которым они были устойчивы.

Лаборатория Брауна изучает бактерии в условиях дефицита питательных веществ. В этой работе учёные исследовали, как такой дефицит может помочь в лечении инфекций, устойчивых к карбапенемам.

«Карбапенемы — это антибиотики последнего резерва, которые применяют, когда всё остальное не помогает», — говорит Меган Ту, аспирант лаборатории Брауна и первый автор статьи.

Исследователи изучали бактерии в средах с ограниченным содержанием цинка. В этих условиях способность бактерий сопротивляться карбапенемам с помощью распространённого механизма обернулась «платой за приспособленность» — компромиссом.

Браун сравнивает бактерию с рыцарем в доспехах, держащим в одной руке меч, а в другой — щит. При дефиците критических питательных веществ, таких как цинк, рыцарь теряет силы, чтобы удерживать и то, и другое, и вынужден отложить щит, чтобы держать меч двумя руками.

«Он всё ещё смертельно опасен, но теперь его защита ослаблена», — объясняет учёный. Хотя бактерия может «отбивать» атаки карбапенемов, потеря щита, который защищал её от других антибиотиков, создаёт новые уязвимости.

Исследователи показали, что, сопротивляясь карбапенемам в условиях дефицита цинка, бактерии становятся беззащитными перед азитромицином — одним из самых часто назначаемых антибиотиков в мире.

«Вместо того чтобы искать новый препарат, мы выявили компромисс, которым можно воспользоваться с помощью уже существующего лекарства», — говорит Ту.

Исследование сосредоточено на бактериях Klebsiella pneumoniae и Pseudomonas aeruginosa — «K» и «P» в списке ESKAPE, куда входят шесть самых смертоносных и устойчивых бактериальных патогенов.

Оба микроорганизма относятся к грамотрицательным бактериям, на которые азитромицин традиционно не действует. Это открывает путь к новому клиническому применению старых препаратов и подтверждает, что изучение дефицита питательных веществ — перспективный путь для поиска методов борьбы с устойчивыми бактериями.

«Это одно из тех редких исследований, которое приводит к однозначному выводу: определённые устойчивые инфекции, вызванные Kleb и Pseudomonas, можно лечить азитромицином», — заключает Браун.