Ученые выявили генетические маркеры устойчивых биопленок бактерий

Сотрудники Уральского федерального аграрного научно-исследовательского центра УрО РАН (Екатеринбург) и Омского государственного аграрного университета имени П.А. Столыпина обнаружили, что наличие определенных генов у бактерий напрямую связано с их способностью формировать прочные биопленки, которые резко снижают эффективность антибиотиков. Результаты этого исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, опубликованы в журнале «Аграрный вестник Урала».

В животноводстве антибиотики это привычный инструмент для лечения коров и свиней. Однако бесконтрольное применение этих препаратов оборачивается тем, что бактерии постепенно учатся их обезвреживать. Но есть и еще более коварный механизм защиты: многие микробы объединяются в биопленки, своеобразные «многоквартирные дома», покрытые слизью, которая служит надежным щитом.

Такие сообщества часто оседают на доильных аппаратах, поилках и оборудовании, становясь постоянным источником заразы. До сих пор ученые не до конца понимали, какие именно гены отвечают за строительство этих биопленок и насколько толщина и прочность пленок связаны с устойчивостью к лекарствам.

Ученые из Омска и Екатеринбурга решили восполнить этот пробел. Они сосредоточились на двух распространенных врагах сельскохозяйственных животных: кишечной палочке и стафилококке, которые вызывают маститы, кишечные инфекции и другие болезни. Исследователи собрали образцы микробов со слизистых оболочек крупного рогатого скота и свиней, а также с поверхностей технологического оборудования в хозяйствах.

Сначала они оценили, как быстро бактерии образуют биопленки, а также измерили их прочность и толщину. Затем провели молекулярно-генетический анализ, чтобы найти ключевые гены, отвечающие за строительство внеклеточного каркаса. У кишечной палочки изучали гены csgD, fliA и bcsA, у стафилококка — icaD, fnbB и clfB. Параллельно ученые проверяли, насколько чувствительны эти микробы к четырем популярным антибиотикам.

Результаты оказались красноречивыми. Бактерии, у которых были обнаружены указанные гены, активно строили плотные и прочные биопленки и демонстрировали гораздо более высокую устойчивость к антибактериальным препаратам. Например, стафилококки с толстыми «щитами» оказались на 37–53 процента менее чувствительны ко всем протестированным антибиотикам. Это значит, что наличие этих генов своего рода «паспорт опасности» для штамма.

«Полученные данные будут полезны для сотрудников ветеринарных служб и сельскохозяйственных предприятий, поскольку они позволят разрабатывать эффективные стратегии контроля инфекций, не поддающихся лечению с помощью существующих антибиотиков. Такой контроль поможет уменьшить риск распространения устойчивых бактерий среди животных и человека и повысить безопасность продуктов животного происхождения, эффективно развивать сельское хозяйство. В дальнейшем мы планируем расширить исследования в области разработки новых подходов к диагностике и профилактике инфекций в животноводстве, ассоциированных с образованием биопленок», говорит  участник проекта, поддержанного грантом РНФ, Игорь Антоневский, кандидат ветеринарных наук, ассистент кафедры ветеринарной микробиологии, инфекционных и инвазионных болезней факультета ветеринарной медицины ИВМиБ Омского ГАУ.

В результате исследование позволило связать конкретные генетические маркеры с фенотипическими свойствами биопленок, что открывает путь к более точной диагностике потенциально опасных штаммов. Ветеринарные службы и сельхозпредприятия смогут разрабатывать новые стратегии борьбы с устойчивыми инфекциями, снижая риск распространения супербактерий среди животных и людей, а также повышая безопасность продуктов животноводства.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях