Ученые засняли, как антибиотик «взламывает» броню бактерий

Ученые представили новые изображения, которые с невероятной детализацией показывают, как антибиотики побеждают болезнетворные бактерии. На кадрах видно, как лекарства прокалывают защитные мембраны микробов и проникают в их внутреннюю часть.

Антибиотики из группы полимиксинов заставляли бронированные мембраны клеток бактерии Escherichia coli (кишечная палочка) покрываться буграми и вздутиями. После этого бактерии сбрасывали свои внешние оболочки, открывая путь для проникновения лекарства внутрь клеток.

«Было невероятно наблюдать в реальном времени, как антибиотик действует на поверхность бактерии», — сказала соавтор исследования Каролина Боррелли.

Грамотрицательные бактерии — это обширный класс микроорганизмов, окруженных двойной мембраной, между которыми находится клеточная стенка. Полимиксины помогают лечить инфекции, вызванные такими бактериями, которые выработали устойчивость к другим антибиотикам. Они работают, атакуя внешнюю мембрану, действующую как броня. Однако точный механизм их проникновения до сих пор был плохо изучен.

В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Microbiology, международная команда ученых впервые запечатлела этот процесс в действии. Используя метод атомно-силовой микроскопии, исследователи сканировали поверхность бактерий крошечной иглой, чтобы в деталях увидеть, как они меняются под атакой полимиксина.

Оказалось, что антибиотик заставляет E. coli экстренно наращивать свою внешнюю мембрану, что приводит к появлению множества бугров и выпячиваний. Этот процесс идет так быстро и хаотично, что целостность защитного слоя нарушается, образуются бреши, через которые лекарство и проникает внутрь, чтобы нанести смертельный удар.

Однако у этой «атаки на броню» есть важное ограничение: полимиксины эффективны только против активно растущих бактерий, но бессильны против тех, что впали в состояние покоя. В спящем состоянии бактерии годами могут выживать в неблагоприятных условиях, не питаясь и не размножаясь, чтобы «проснуться» при первом удобном случае. Поскольку они не растут, антибиотик не может спровоцировать тот хаотичный рост мембраны, который и приводит к образованию пробоин.

Это открытие указывает на новую стратегию в борьбе с устойчивыми инфекциями. Ученые предполагают, что эффективность лечения можно значительно повысить, если комбинировать полимиксины с другими препаратами.

«Наша следующая задача — использовать эти открытия, чтобы сделать антибиотики более эффективными, — сказал соавтор работы Барт Хогенбум. — Одна из стратегий может заключаться в том, чтобы, как ни парадоксально, сочетать лечение полимиксином с препаратами, которые стимулируют производство бактериальной «брони». Это заставит спящие клетки начать расти и строить свою защиту, сделав их уязвимыми для атаки. Таким образом мы сможем уничтожить и тех коварных «спящих» патогенов, которые часто являются причиной рецидивов инфекций».

Этот подход может стать мощным оружием против некоторых из самых опасных и устойчивых бактериальных угроз, открыв новую главу в вековой войне человечества с инфекционными заболеваниями.

Эта статья предназначена исключительно для информационных целей и не является заменой профессиональной медицинской консультации.