Як бактерії “діють як єдине ціле”, щоб уникнути антибіотиків
Нове дослідження збільшує масштаб Синьогнійна паличка розкрити стратегію, яку використовують лікарсько-стійкі бактерії, щоб уникнути антибіотиків. Отримані дані можуть допомогти зробити антибіотики більш ефективними.
Жан-Луї Бру з кафедри молекулярної біології та біохімії Каліфорнійського університету, Ірвін, є першим автором нового дослідження, яке з'являється в Журнал бактеріології.
Бру та його колеги зосередили свої дослідницькі зусилля на Синьогнійна паличка (P. aeruginosa), тип бактерій, який в першу чергу атакує людей із муковісцидозом.
Муковісцидоз - це спадковий респіраторний стан, при якому легені виробляють більше слизу, ніж слід. Це вражає близько 30 000 людей у США.
P. aeruginosa також присутній у закладах охорони здоров’я, і бактерія може поширюватися через забруднену воду, ґрунт, руки, обладнання та інші поверхні. Бактерія може призвести до післяопераційних інфекцій у крові або інших частинах тіла, а також викликати пневмонію.
P. aeruginosa є одним з найнебезпечніших видів бактерій.
В контексті кризи громадського здоров'я, яка є стійкістю до антибіотиків, розмістила Всесвітня організація охорони здоров'я (ВООЗ) P. aeruginosa у списку «пріоритетних збудників» - тобто 12 бактерій, які є найбільш небезпечними для здоров’я людини, оскільки вони стали стійкими до препаратів, якими лікарі зазвичай користуються для боротьби з ними.
ВООЗ поділила ці 12 бактерій на “критичні”, “високі” та “середні” пріоритети, включивши їх у список P. aeruginosa як критично важливий завдяки стійкості до групи антибіотиків, званих карбапенемами.
Буквально 2 тижні тому Центри з контролю та профілактики захворювань (CDC) також визнали це P. aeruginosa "серйозною загрозою", включивши її до свого списку найбільш пріоритетних патогенних мікроорганізмів.
У цій ширшій картині такі дослідження, як дослідження, проведене Бру та його колегами, мають вирішальне значення як для розуміння захисних механізмів бактерій, так і для більш ефективного боротьби з інфекціями.
Бактерії діють як «єдиний об’єднаний організм»
У новому дослідженні дослідники досліджували ріст і поширення бактерій в чашках Петрі, відтворюючи середовище, подібне до середовища слизових оболонок, що дозволяє P. aeruginosa процвітати при муковісцидозі.
Тут команда випробувала вплив антибіотиків та бактеріофагів на “роїння”, тобто здатність бактерій рухатися колективно. Бактеріофаги - це віруси, які заражають і атакують бактерії зсередини.
Змішування антибіотика гентаміцину з P. aeruginosa рої виявили, що бактерії посилають сигнали своїм специфічним бактеріям, попереджаючи їх про небезпеку та дозволяючи їм уникнути її.
Псевдомонада бактерії роблять це, виділяючи Псевдомонада сигнальної молекули хінолону (PQS), пишуть автори. Вони пояснюють: "Ці механізми мають загальний ефект обмеження зараження субпопуляцією, що сприяє виживанню загальної популяції".
Співавтор дослідження Ніна Молін Хойланд-Крогсбо, доцент кафедри ветеринарних наук та наук про тварин в Університеті Копенгагена в Данії, коментує експерименти та їх результати.
«Ми можемо побачити в лабораторії, що бактерії просто плавають навколо« небезпечної зони »з антибіотиками або бактеріофагами. Коли вони отримують попереджувальний сигнал від своїх особ, ви можете побачити в мікроскопі, що вони рухаються акуратним колом навколо », - говорить дослідник, маючи на увазі ройовий рух.
"Це розумний механізм виживання для бактерій", - продовжує вона. "Якщо виявиться, що бактерії застосовують один і той же маневр під час зараження людей, це може допомогти пояснити, чому деякі бактеріальні інфекції неможливо ефективно лікувати антибіотиками".
«Для нас досить захоплююче спостерігати, як бактерії спілкуються та змінюють поведінку, щоб вижити вся популяція бактерій. Ви майже можете сказати, що вони діють як єдиний об'єднаний організм ".
Ніна Молін Хойланд-Крогсбо
Прокладаючи шлях до більш ефективних антибіотиків
У пов’язаній редакції Джулія К. ван Кессель коментує важливість висновків, кажучи про це P. aeruginosaЗдатність впливати на поведінку групи, наприклад, роїння у відповідь на стрес, є “унікальною” знахідкою. Це змусило авторів дослідження придумати термін "колективна реакція на стрес", пише ван Кессель.
Автори дослідження також коментують способи, за допомогою яких їх висновки могли б врешті допомогти подолати кризу стійкості до антибіотиків.
Незважаючи на те, що потрібно зробити ще багато роботи, перш ніж результати приведуть до розробки корисних методів лікування, наступним кроком дослідження буде пошук способів перешкодити передачі сигналів PQS бактерій.
Висновки «[розчищають] шлях до вживання наркотиків, намагаючись запобігти надходженню попереджувального сигналу в першу чергу», говорить Ніна Молін Хойланд-Крогсбо.
"Як варіант, ви можете розробити речовини, які можуть блокувати отримання сигналу іншими бактеріями, і це потенційно може зробити лікування антибіотиками або вірусами бактеріофагів більш ефективним", - додає дослідник.
«Інфекції цим видом бактерій є головною проблемою у всьому світі, оскільки в ньому багато госпіталізацій та смертей. Ось чому ми справді раді, що зможемо внести нові знання, які потенційно можуть бути використані для боротьби з цими бактеріями ".
Ніна Молін Хойланд-Крогсбо
