Выявлена причина устойчивости к антибиотикам

Ученые впервые подтвердили, что бактерии могут изменять свою форму, чтобы избежать обнаружения антибиотиками в организме человека.

Исследуя образцы пациентов пожилого возраста с рецидивирующими инфекциями мочевыводящих путей, ученые из Университета Ньюкасла использовали самые современные методики, чтобы определить, что бактерии могут потерять клеточную стенку (оболочку) — общую цель многих групп антибиотиков.

Исследование, проведенное лабораторией Эррингтона, которое меняет наше представление о способности бактерий выживать без клеточной стенки, известное как «переключение L-формы», опубликовано в издании Nature Communications.

Всемирная организация здравоохранения определила устойчивость к антибиотикам как одну из самых больших угроз для глобального здравоохранения, продовольственной безопасности и развития.

Ведущий автор, доктор Катаржина Мицкевич, исследователь из Университета Ньюкасла, сказала: «Представьте, что бактерии в оболочке похожи на одетые в куртку с высокой посадкой. Она придает им правильную форму (например, палочку или сферу), делая их сильными и защищенными — оболочка также делает их очень заметными, особенно для иммунной системы человека и антибиотиков, таких как пенициллин».

«Что мы видели, так это то, что в присутствии антибиотиков бактерии способны переходить от очень правильной формы стенок к совершенно случайному состоянию L-формы с дефицитом клеточной стенки, избавляясь от оболочки и скрывая ее внутри самих себя.»

«В этой форме организм не может легко распознать бактерии, поэтому не атакует их, равно как и антибиотики».

Исследование, в котором использовались образцы, полученные в результате сотрудничества с клиницистами в больнице Ньюкасл Фриман, организованное доктором Филиппом Олдриджем и доктором Джудит Холл, показывает, что когда антибиотики присутствуют—например, у пациента с ИМП, получающего пенициллин или другой антибиотик, нацеленный на клеточную стенку, — тогда бактерии имеют способность изменять форму, теряя клеточную стенку, которая часто является мишенью антибиотика.

В предыдущей публикации, вышедшей в Cell в 2018 году (10.1016 / j.cell.2018.01.021), ученые продемонстрировали, что наша иммунная система также может в некоторой степени вызывать переключение L-формы, но лечение антибиотиками имеет гораздо более глубокий эффект. Текущее исследование показало, что L-формы различных видов бактерий, обычно ассоциированных с ИМП, включая E.coli, Enterococcus, Enterobacter и Staphylococcus, были обнаружены у 29 из 30 пациентов, вовлеченных в исследование.

В этой L-форме бактерии хрупкие и слабые, но некоторые из них выживают, прячась в теле.

Исследование также впервые запечатлело на видео, что бактерии L-формы, выделенные от пациента с ИМП, повторно формируют клеточную стенку после того, как антибиотик ушел — всего за 5 часов. С помощью прямой микроскопии на модели прозрачных рыбок-данио ученым также удалось показать, что переключение L-формы возможно в контексте всего живого организма, а не только в искусственных условиях в лаборатории.

«У здорового пациента это, вероятно, будет означать, что оставшиеся бактерии L-формы будут уничтожены иммунной системой их хозяев. Но у ослабленного или пожилого пациента, как в наших образцах, бактерии L-формы могут выжить. Затем они могут реформировать клеточную стенку, и пациент снова столкнется с другой инфекцией. И это может быть одной из основных причин, почему мы видим людей с рецидивирующими ИМП» — говорят исследователи.

«Для врачей это может означать рассмотрение комбинированного лечения — таким образом, что сначала действует антибиотик, который атакует клеточную стенку, а затем другой тип для любых скрытых бактерий L-формы, поэтому он нацелен на РНК или ДНК внутри или даже на окружающую мембрану.»

Possible role of L-form switching in recurrent urinary tract infection. Katarznya Mickiewicz et al. Nature Communications (2019). DOI: 10.1038/s41467-019-12359-3 , https://nature.com/articles/s41467-019-12359-3