Причина устойчивости к антибиотикам идентифицирована
Учёные впервые подтвердили, что бактерии могут менять форму, чтобы избежать обнаружения антибиотиками в организме человека.
Изучая образцы от пожилых пациентов с рецидивирующими инфекциями мочевыводящих путей, команда Университета Ньюкасла с помощью современных методов выявила, что бактерия может терять свою клеточную стенку — общую мишень для многих групп антибиотиков.
Исследование лаборатории Эрингтона, которое переворачивает с ног на голову текущие представления о способности бактерий выживать без клеточной стенки (известной как «L-форма»), опубликовано в Nature Communications.
Всемирная организация здравоохранения назвала устойчивость к антибиотикам одной из самых серьёзных угроз для глобального здоровья, продовольственной безопасности и развития.
Ведущий автор, исследователь Университета Ньюкасла доктор Катаржина Мицкевич: «Представьте, что стенка — это как будто бактерия носит светоотражающий жилет. Это придаёт им правильную форму (например, палочку или сферу), делает их сильными и защищает, но также делает их хорошо видимыми — особенно для иммунной системы человека и антибиотиков, таких как пенициллин.
«Мы увидели, что в присутствии антибиотиков бактерии способны переходить из формы с правильной стенкой в совершенно случайное состояние L-формы, лишённой клеточной стенки, — по сути, сбрасывая жёлтый жилет и пряча его внутри себя.
«В этой форме организм не может легко распознать бактерии, поэтому не атакует их — как и антибиотики».
L-форма — хрупкая, но выживает
Исследование, в котором использовались образцы, полученные при сотрудничестве с клиницистами из больницы Фриман в Ньюкасле, показывает, что при наличии антибиотиков (например, у пациента с ИМП, получающего пенициллин или другой антибиотик, нацеленный на клеточную стенку) бактерии способны менять форму, теряя клеточную стенку, которая часто является мишенью антибиотика.
В предыдущей публикации в Cell (2018) команда Эрингтона показала, что наша иммунная система также в некоторой степени может индуцировать переход в L-форму, но лечение антибиотиками оказывает гораздо более сильный эффект. Текущее исследование показало, что L-формы различных видов бактерий, обычно связанных с ИМП, включая E. coli, Enterococcus, Enterobacter и Staphylococcus, были обнаружены у 29 из 30 пациентов, участвовавших в исследовании.
В этой L-форме бактерии хрупкие и слабее, но некоторые выживают, прячась внутри тела.
Исследование также впервые запечатлело на видео, как L-форма бактерий, выделенная от пациента с ИМП, заново формирует клеточную стенку после исчезновения антибиотика — процесс занял всего 5 часов. Команде также удалось с помощью прямой микроскопии на прозрачной модели рыбки данио показать, что переход в L-форму возможен в условиях целого живого организма, а не только в искусственных лабораторных условиях.
Доктор Мицкевич пояснила: «У здорового пациента это, вероятно, означало бы, что оставшиеся L-формы бактерий будут уничтожены иммунной системой хозяина. Но у ослабленного или пожилого пациента, как в наших образцах, L-формы бактерий могут выжить. Затем они могут восстановить свою клеточную стенку, и пациент снова сталкивается с инфекцией. И это может быть одной из основных причин, почему мы видим людей с рецидивирующими ИМП.
«Для врачей это может означать необходимость рассмотрения комбинированного лечения — антибиотик, атакующий клеточную стенку, а затем другой тип для любых скрытых L-форм бактерий, например, нацеленный на РНК или ДНК внутри или даже на окружающую мембрану».
Диагностика
Исследование также показало, что L-формы бактерий трудно идентифицировать традиционными методами, используемыми в больницах, так как гель, по сути, «разрывает» бактерии при помещении в него.
Для обнаружения более слабых L-форм бактерий потребовался специальный осмопротективный метод, позволяющий идентифицировать их в лаборатории.
Команда продолжит исследования с испытаниями на пациентах, прошедших лечение.