Ученые выяснили, как неустойчивые формы золотистого стафилококка уклоняются от антибиотиков

Даже неустойчивые к антибиотикам формы бактерии Staphylococcus aureus (S. aureus) могут выживать после воздействия высоких концентраций препаратов. Эта способность позволяет им почти так же эффективно противостоять лекарствам, как и их резистентным аналогам, и является причиной хронических, трудно поддающихся лечению инфекций.

Сложность проблемы

S. aureus — распространенная бактерия, колонизирующая носовые ходы примерно 30% людей. Более опасны ее резистентные формы: MRSA (метициллин-резистентный), VISA и VRSA (с промежуточной и полной устойчивостью к ванкомицину). Ежегодно в США регистрируется около 120 000 случаев инфекций кровотока, вызванных S. aureus, и 20 000 связанных смертей. Однако ключевой загадкой остается выживание нерезистентных штаммов после смертельных доз антибиотиков.

Механизм выживания

Исследование под руководством доктора Маркуса Хюмера из Университетской больницы Цюриха, опубликованное в Science Signaling, раскрыло этот механизм.

• S. aureus выживает, резко замедляя свои метаболические процессы, переходя в состояние, близкое к анабиозу, поскольку большинство антибиотиков действуют только на метаболически активные клетки.
• В ответ на атаку антибиотиков активируется сигнальная молекула PknB. Она запускает процесс фосфорилирования аминокислот серина и треонина, что замедляет метаболизм и рост бактерии.
• Образуется субпопуляция персистирующих клеток — метаболически неактивных или растущих крайне медленно. Это состояние связано с отсроченным ростом, сниженным синтезом белка и повышенной толерантностью к антибиотикам.
• Когда угроза минует, молекула Stp отменяет действие PknB, позволяя бактериям снова стать активными.

Экспериментальное подтверждение

Ученые подвергли S. aureus стрессовым кислым условиям, имитирующим среду в тканях хозяина. Это замедлило рост бактерий и повысило их толерантность к различным антибиотикам. С помощью фосфопептидного обогащения и масс-спектрометрии были идентифицированы мишени серин-треонинового фосфорилирования, регулирующие рост и метаболизм бактерий.

Терапевтическая перспектива

Исследователи предполагают, что мишенью для будущей терапии могут стать сигнальные пути, контролируемые молекулами PknB и Stp. Их подавление или модуляция может предотвратить образование персистирующих клеток и помочь в лечении хронических инфекций, вызванных S. aureus.

«Наши результаты подчеркивают важность фосфорегуляции в опосредовании бактериального покоя и толерантности к антибиотикам и предполагают, что нацеливание на PknB или Stp может предложить будущую терапевтическую стратегию», — заключил Хюмер.