Как заставить антибиотики снова работать: ключ — в клеточном дыхании

Антибиотики — основа лечения бактериальных инфекций, но их чрезмерное использование привело к тревожному росту устойчивых бактерий. Некоторые патогены становятся почти неизлечимыми.

Одни антибиотики убивают бактерии (бактерицидный эффект), другие лишь подавляют их рост (бактериостатический эффект). После прекращения лечения "заторможенные" бактерии могут снова начать размножаться.

В новом исследовании, опубликованном 22 июня в Proceedings of the National Academy of Sciences, команда Института Висса под руководством Джеймса Коллинза выявила ключевое различие между этими двумя типами антибиотиков: клеточное дыхание. Этот метаболический процесс использует кислород для производства АТФ — основной энергетической "валюты" клетки.

Результаты исследования:

• Бактерицидные антибиотики — как правило, ускоряют клеточное дыхание, что приводит к токсичному перепроизводству энергии и кислородных радикалов.
• Бактериостатические антибиотики — работают противоположным образом: замедляют потребление кислорода и производство энергии.

Проблема комбинированной терапии:

В клинической практике антибиотики часто комбинируют. Оказалось, что в таких комбинациях бактериостатический эффект всегда доминирует — общее клеточное дыхание снижается. В результате бактерицидное действие устраняется, и у бактерий развивается толерантность.

"Добавление бактериостатических антибиотиков к комбинации вызывает у бактерий толерантность к бактерицидному лечению. Это может объяснять, почему некоторые антибиотические терапии не работают", — говорит Джеймс Коллинз.

Генетическое подтверждение:

• Удаление генов, ответственных за клеточное дыхание, защищало бактерии от бактерицидных антибиотиков.
• Искусственное ускорение дыхания, наоборот, усиливало гибель бактерий под действием бактерицидных препаратов.

"Эти результаты определяют ускорение клеточного дыхания как средство для повышения активности существующих антибиотиков", — отмечает первый автор исследования Майкл Лобритц.

Выводы открывают путь к разработке более эффективных комбинаций антибиотиков и поиску новых мишеней для лекарств в борьбе с устойчивыми инфекциями.