Как стафилококки защищаются от антибиотиков
Исследователи из Университета Бонна раскрыли изощренный механизм, с помощью которого штамм Staphylococcus aureus защищается от важного антибиотика ванкомицина. Результаты опубликованы в журнале Microbiology Spectrum.
Выращивание устойчивого штамма
Ученые исследовали развитие резистентности у безвредного для человека штамма S. aureus. Штамм культивировали в питательных средах с последовательно увеличивающимися концентрациями ванкомицина. Изучаемый штамм быстро мутирует и лишен механизма репарации генетических изменений, что позволяет ему особенно быстро приобретать новые свойства, включая устойчивость к антибиотику.
Результат: За 8 недель был получен штамм (обозначенный как VC40), способный выживать при более чем 100-кратном увеличении концентрации ванкомицина.
Молекулярный защитный костюм
Бактериальная клетка окружена клеточной стенкой из пептидогликана — прочной сети из перекрестно-сшитых углеводных цепей. Ванкомицин обычно блокирует включение новых строительных блоков в эту стенку, что приводит к гибели клетки.
Ключевое открытие: У штамма VC40 клеточная стенка значительно толще, чем обычно, и содержит множество молекулярных цепей с неперекрестно-сшитыми концами. Эти участки связывают молекулы ванкомицина.
Механизм защиты: Клеточная стенка действует как губка, поглощающая антибиотик и не дающая ему достичь клеточной мембраны. Связанный ванкомицин также закупоривает поры этой "губки", блокируя путь к мембране.
Опасные ножницы: Аутолизины
Обратная сторона такой защиты — ослабление стенки из-за меньшего количества сшивок, что делает её более уязвимой для ферментов-аутолизинов. Эти "молекулярные ножницы" необходимы бактерии для деления и роста, но угрожают клетке с ослабленной стенкой.
Дополнительная адаптация: Штамм VC40 модифицирует тейхоевые кислоты клеточной стенки, присоединяя к ним определенные молекулы сахаров. Это ингибирует связывание ключевого аутолизина со стенкой.
Подтверждение: Дочерний штамм VC40, лишенный способности присоединять эти сахара, стал почти в 20 раз более чувствительным к ванкомицину.
Значение для понимания резистентности
Исследование показывает, как различные мутации могут дополнять друг друга, приводя к выраженной устойчивости. Это углубляет понимание того, как стафилококки адаптируются к среде и ускользают от действия антибиотиков через спонтанные генетические изменения.