Индивидуальные различия в реакции микобактерий на антибиотики зависят от роста и времени

Туберкулез, вызываемый Mycobacterium tuberculosis, — одно из самых распространенных инфекционных заболеваний, требующее длительного лечения комбинацией антибиотиков. Это отчасти связано с вариациями в толерантности к антибиотикам среди субпопуляций генетически идентичных бактерий.

Исследователи из Медицинской школы Университета Тафтса определили конкретные комбинации факторов, объясняющие, почему отдельные микобактерии одного генетического происхождения по-разному реагируют на антибиотики. Наиболее восприимчивыми оказались бактерии, которые были меньше при рождении, а также те, что находились в начале или в конце цикла деления клетки. Крупные клетки в середине клеточного цикла были наиболее толерантны. Результаты опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences 30 июня 2016 года.

Идентичные, но не одинаковые

В предыдущем исследовании было показано, что микобактерии делятся асимметрично: одна из двух дочерних клеток обычно длиннее и растет быстрее. В текущей работе выяснилось, что эти более длинные бактерии меньше всего подвержены действию рифампицина — основного антибиотика первого ряда для лечения туберкулеза. Бактерии, унаследовавшие зрелый полюс роста от материнской клетки, также медленнее реагировали на антибиотик.

Ключевым фактором оказалось время — фаза цикла деления клетки в момент воздействия антибиотика. Наиболее восприимчивыми были небольшие клетки на начальных этапах цикла или более крупные — на завершающих. Клетки в середине цикла были наименее уязвимы.

Исследование проводилось на непатогенном родственнике M. tuberculosis — Mycobacterium smegmatis — с использованием микроскопии живых клеток, микрофлюидных и визуализирующих инструментов, а также математических моделей.

Как отметила старший автор работы Бри Олдридж, эти наблюдения за ростом клеток позволили охарактеризовать различия между быстро погибающими и медленно реагирующими на антибиотики бактериями. В перспективе эти данные могут помочь в разработке более эффективных комбинаций препаратов, целенаправленно воздействующих на медленно реагирующие клетки, чтобы сократить длительный курс лечения туберкулеза.