Открытие механизма выживания бактерий под действием антибиотиков может улучшить лечение инфекций

Исследование, опубликованное 4 июня в Molecular Cell, показывает, что так называемые персистеры (устойчивые клетки) формируются в ответ на неблагоприятные условия под действием молекулы Obg, играющей важную роль во всех основных клеточных процессах у многих видов бактерий. Эти клетки способны временно переживать действие антибиотиков и вновь заселять организм, что часто приводит к неудачам в лечении.

Механизм формирования персистеров

Устойчивость частично запускается бактериальными токсинами, которые отключают критические клеточные процессы, такие как синтез белка или производство энергии. Это заставляет клетки переходить в спящее (дремлющее) состояние, в котором они не подвержены уничтожению антибиотиками.

Ключевая роль Obg

Учёные сосредоточились на ферменте Obg, так как он находится на стыке основных клеточных процессов и может запускать состояние покоя при низком уровне клеточной энергии. Эксперименты показали, что высокий уровень Obg защищал от двух антибиотиков (нарушающих синтез ДНК и белка) как кишечную палочку Escherichia coli в условиях голодания, так и патоген Pseudomonas aeruginosa. Это указывает на общий механизм образования персистеров у разных видов бактерий.

Действие через токсин HokB

В E. coli Obg индуцировал устойчивость, повышая уровень токсичной молекулы HokB. Она образует небольшие отверстия в бактериальной мембране, что останавливает производство энергии и запускает состояние покоя. Однако удаление гена hokB не снижало устойчивость у E. coli, а в P. aeruginosa этот ген вообще отсутствует. Это говорит о существовании как минимум ещё одного регулируемого Obg пути формирования персистеров.

Перспективы для терапии

Как отмечает соавтор исследования Ян Михилс, персистеры создают фундаментальное препятствие для лечения хронических и биоплёнковых инфекций. Комбинирование антибиотиков с терапией, нацеленной на этот новый путь устойчивости, могло бы улучшить ответ пациентов и сократить продолжительность лечения. Понимание того, как устойчивые клетки восстанавливаются после повреждений токсинами, откроет путь к созданию более эффективных методов борьбы с бактериальными инфекциями.