Найдено слабое место неубиваемых микробов
Врачи говорят, что современная медицина срочно нуждается в совершенно новой тактике борьбы с инфекционными заболеваниями. Количество бактерий, устойчивых к антибиотикам, катастрофически растет с каждым годом. Ожидается, что через четверть века такие микроорганизмы будут забирать два миллиона человеческих жизней ежегодно. Неужели ничего нельзя сделать?
Картину мрачного будущего с неизлечимыми болезнями пытаются развеять ученые по всему миру. Совсем недавно объединенная команда исследователей из Испании и Соединенных Штатов обнаружила, что некоторые виды бактерий платят за свою устойчивость к лекарствам очень большую цену. И это обстоятельство, скорее всего, поможет нам в борьбе со смертельно опасными инфекциями.

Бактерии Bacillus subtilis с зеленой флуоресценцией, указывающей на недостаток магния
— Гюрол Сюэль, молекулярный биолог, университет Сан-Диего (США).
Группа исследователей под руководством Ын Чэ Мун, биолога из университета Сан-Диего, изучала причины, почему бактерии, «не замечающие» лекарства, как правило, не доминируют над своими менее стойкими собратьями. В ходе научной работы ученые выявили крайне интересный феномен: некоторые механизмы защиты бактерий от внешних угроз могут иметь свои недостатки. К примеру, высокая сопротивляемость к антибиотикам и другим лекарственным средствам означала, что микроорганизмы разучились выживать при низком уровне магния.
— Сюэль.
Недостаток магния в окружающей среде может затруднять размножение бактерий. При этом исходные штаммы, которые не подверглись мутации, по всей видимости, не испытывают таких проблем, как мутанты, неуязвимые к лекарствам.
Ионы некоторых металлов, например, магния, играют очень важную роль в функционировании клеток. Эти вещества помогают стабилизировать рибосомы — структуры внутри клеток, производящие белки.
Кроме того, ионы металлов участвуют в процессе использования аденозинтрифосфата (АТФ). А это основной источник энергии для клеток.
Исследование показало, что некоторые бактерии Bacillus subtilis (сенная палочка, одна из самых распространенных почвенных бактерий) используют значительно мутировавшую версию белка рибосомы. Мутация помогает этому виду защищаться от антибиотиков, но одновременно приводит к тому, что их рибосома слишком сильно связывает ион магния.

Молекулярная структура рибосомы, показывающая потенциальные области изменений, где более теплые цвета указывают на гибкость, а более холодные — на жесткость структуры
Из-за этого катастрофически уменьшается количество доступного АТФ. Таким образом, бактериям банально не хватает энергии, чтобы в клетке нормально протекали процессы жизнедеятельности. Биологи пришли к выводу, что данная мутация заметно нарушает нормальное функционирование клеток. Следовательно, рост и распространение мутировавшего штамма сильно уступает бактериям сенной палочки, у которых мутации не произошло.
Получается, что борьба между молекулами внутри клетки за дефицитный магний может помешать развитию устойчивой к антибиотикам версии рибосомы. Иными словами, когда антибиотики отсутствуют, обычная бактерия B. subtilis чувствует себя лучше и активнее, чем ее устойчивый к антибиотикам собрат.
— авторы исследования.
Однако следует сказать, что в ходе исследования выяснилось: далеко не все мутировавшие версии рибосом имеют такую же уязвимость перед магнием. Поэтому ученые планируют исследовать аналогичные механизмы и у других видов бактерий. Международная команда биологов надеется, что их работа поможет разобраться, какие условия могут сдерживать развитие устойчивых к антибиотикам бактерий.
Также исследователи уверены, что на основании полученных ими данных можно будет бороться с инфекционными бактериями без создания новых антибиотиков.
Впрочем, антибиотики — далеко не единственный способ борьбы с инфекциями. В арсенале медиков в последние десятилетия появилось множество поразительных и эффективных методик лечения.
К примеру, все больше применяются бактериофаги — вирусы, которые инфицируют и уничтожают бактерии. Они действуют избирательно, поражая конкретные виды бактерий, и не наносят вреда человеческим клеткам.

Фаг атакует болезнетворную бактерию
Также на вооружении у современных врачей есть антимикробные пептиды. Это природные соединения, вырабатываемые различными видами живых существ, включая человека, для защиты от инфекций. Такие пептиды разрушают мембраны бактерий, приводя к их гибели. Они эффективны против широкого спектра патогенов, включая устойчивые к антибиотикам бактерии.
Кроме того, используется фотодинамическая терапия. Она сочетает свет определенной длины волны с фотосенсибилизатором, который накапливается в инфицированной ткани. Под воздействием света фотосенсибилизатор генерирует активные формы кислорода, разрушающие бактериальные клетки.
А еще существуют метаболические ингибиторы. К примеру, такие вещества блокируют у бактерий синтез фолиевой кислоты, делая невозможным синтез ДНК и РНК.
Очень хорошо показали себя пробиотики. Это вещества, которые содержат полезные бактерии, способные конкурировать с патогенными микроорганизмами за ресурсы и пространство. Пробиотики используются для профилактики и лечения различных кишечных инфекций, а также для восстановления нормальной микрофлоры после курса антибиотиков.
Ахиллесова пята патогенов
Картину мрачного будущего с неизлечимыми болезнями пытаются развеять ученые по всему миру. Совсем недавно объединенная команда исследователей из Испании и Соединенных Штатов обнаружила, что некоторые виды бактерий платят за свою устойчивость к лекарствам очень большую цену. И это обстоятельство, скорее всего, поможет нам в борьбе со смертельно опасными инфекциями.

Бактерии Bacillus subtilis с зеленой флуоресценцией, указывающей на недостаток магния
Как оказалось, у этих неуязвимых бактерий есть своя ахиллесова пята. И мы можем воспользоваться этой лазейкой, чтобы подавить у этих микроорганизмов развитие устойчивости к антибиотикам. Причем нам даже не нужно применять ядовитые химикаты или специальные лекарственные препараты
— Гюрол Сюэль, молекулярный биолог, университет Сан-Диего (США).
Группа исследователей под руководством Ын Чэ Мун, биолога из университета Сан-Диего, изучала причины, почему бактерии, «не замечающие» лекарства, как правило, не доминируют над своими менее стойкими собратьями. В ходе научной работы ученые выявили крайне интересный феномен: некоторые механизмы защиты бактерий от внешних угроз могут иметь свои недостатки. К примеру, высокая сопротивляемость к антибиотикам и другим лекарственным средствам означала, что микроорганизмы разучились выживать при низком уровне магния.
Две стороны одной медали
Считалось, что устойчивость к препаратам — это главное преимущество для выживания бактерий. Но, как оказалось, способность адаптироваться к условиям недостатка магния в окружающей среде — это куда более важная способность для успешного размножения
— Сюэль.
Недостаток магния в окружающей среде может затруднять размножение бактерий. При этом исходные штаммы, которые не подверглись мутации, по всей видимости, не испытывают таких проблем, как мутанты, неуязвимые к лекарствам.
Ионы некоторых металлов, например, магния, играют очень важную роль в функционировании клеток. Эти вещества помогают стабилизировать рибосомы — структуры внутри клеток, производящие белки.
Кроме того, ионы металлов участвуют в процессе использования аденозинтрифосфата (АТФ). А это основной источник энергии для клеток.
Исследование показало, что некоторые бактерии Bacillus subtilis (сенная палочка, одна из самых распространенных почвенных бактерий) используют значительно мутировавшую версию белка рибосомы. Мутация помогает этому виду защищаться от антибиотиков, но одновременно приводит к тому, что их рибосома слишком сильно связывает ион магния.

Молекулярная структура рибосомы, показывающая потенциальные области изменений, где более теплые цвета указывают на гибкость, а более холодные — на жесткость структуры
Из-за этого катастрофически уменьшается количество доступного АТФ. Таким образом, бактериям банально не хватает энергии, чтобы в клетке нормально протекали процессы жизнедеятельности. Биологи пришли к выводу, что данная мутация заметно нарушает нормальное функционирование клеток. Следовательно, рост и распространение мутировавшего штамма сильно уступает бактериям сенной палочки, у которых мутации не произошло.
Получается, что борьба между молекулами внутри клетки за дефицитный магний может помешать развитию устойчивой к антибиотикам версии рибосомы. Иными словами, когда антибиотики отсутствуют, обычная бактерия B. subtilis чувствует себя лучше и активнее, чем ее устойчивый к антибиотикам собрат.
Наши результаты показывают, что, глубже изучив особенности бактерий, устойчивых к антибиотикам, мы сможем разработать новые методы борьбы с ними, не прибегая к лекарствам
— авторы исследования.
Однако следует сказать, что в ходе исследования выяснилось: далеко не все мутировавшие версии рибосом имеют такую же уязвимость перед магнием. Поэтому ученые планируют исследовать аналогичные механизмы и у других видов бактерий. Международная команда биологов надеется, что их работа поможет разобраться, какие условия могут сдерживать развитие устойчивых к антибиотикам бактерий.
Также исследователи уверены, что на основании полученных ими данных можно будет бороться с инфекционными бактериями без создания новых антибиотиков.
Альтернативы есть всегда
Впрочем, антибиотики — далеко не единственный способ борьбы с инфекциями. В арсенале медиков в последние десятилетия появилось множество поразительных и эффективных методик лечения.
К примеру, все больше применяются бактериофаги — вирусы, которые инфицируют и уничтожают бактерии. Они действуют избирательно, поражая конкретные виды бактерий, и не наносят вреда человеческим клеткам.

Фаг атакует болезнетворную бактерию
Также на вооружении у современных врачей есть антимикробные пептиды. Это природные соединения, вырабатываемые различными видами живых существ, включая человека, для защиты от инфекций. Такие пептиды разрушают мембраны бактерий, приводя к их гибели. Они эффективны против широкого спектра патогенов, включая устойчивые к антибиотикам бактерии.
Кроме того, используется фотодинамическая терапия. Она сочетает свет определенной длины волны с фотосенсибилизатором, который накапливается в инфицированной ткани. Под воздействием света фотосенсибилизатор генерирует активные формы кислорода, разрушающие бактериальные клетки.
А еще существуют метаболические ингибиторы. К примеру, такие вещества блокируют у бактерий синтез фолиевой кислоты, делая невозможным синтез ДНК и РНК.
Очень хорошо показали себя пробиотики. Это вещества, которые содержат полезные бактерии, способные конкурировать с патогенными микроорганизмами за ресурсы и пространство. Пробиотики используются для профилактики и лечения различных кишечных инфекций, а также для восстановления нормальной микрофлоры после курса антибиотиков.
- Дмитрий Алексеев
- today.ucsd.edu, freepik.com, head-fi.org
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Очередной миф Николая Карамзина полностью развеян российскими археологами
Оказалось, что Иван Грозный не убивал супругу своего младшего брата. Напротив, с княгиней Ульянией Углицкой случалась куда более таинственная и запутанная...
Самая запрещенная русская сказка: почему «Курочку Рябу» не любили ни цари, ни руководители СССР?
Чтобы эту историю можно было рассказывать советским детям, ее сюжет пришлось изменить самым радикальным образом. Но, может быть, это и к лучшему...
Тайна гибели сибирского «Титаника»: почему некоторые детали катастрофы 1921 года неизвестны даже сейчас?
Поразительно, но тогда судьи единогласно оправдали капитана парохода. Так кто же тогда был виновником этого страшного происшествия?...
Раскрыта главная тайна антарктического льда: ученые узнали, как и кем была взломана природная защита Шестого континента
Похоже, той Антарктиде, которую мы знаем, приходит конец. Впрочем, это не точно...
Японец 26 лет ждал, пока раскроют убийство его жены. Часть 2. Расплата
Как наука отменила срок давности у преступления? И какая тайна осталась не раскрытой?...
Гениальное ДНК-«мошенничество»: ученые раскрыли секрет рыбы, которая плевать хотела на главные законы биологии
100 000 лет успешного клонирования: амазонская моллинезия просто... копирует себя. И при этом удивительно успешно ремонтируют поврежденные гены, насмехаясь над...
Японец 26 лет ждал, пока раскроют убийство его жены
Как новейшие технологии помогли сдвинуть с места нераскрываемое дело...
Главный секрет человеческого дыхания: ученые рассказали, почему мы дышим «вахтовым методом»
Эксперты предупреждают: из-за особенности организма многие люди не смогут попасть в космос. Но решение все-таки есть...
43 000 черепков открыли тысячелетние тайны Древнего Египта
Почему глиняная библиотека Атрибиса потрясла весь археологический мир?...
Древнеримский артефакт переписывает историю Америки: Колумб был не первым?
Почему находка из индейской могилы почти 100 лет вызывает ожесточенные споры среди археологов и историков?...