Бактерии, адаптированные к лёгким, легче убить антибиотиками

Исследование на пациентах с муковисцидозом показало, что адаптируясь к организму, бактерии могут снижать устойчивость к антибиотикам.

Новое исследование, опубликованное в Nature Communications учёными из Университета Ливерпуля в сотрудничестве с Университетом Салфорда, обнаружило, что по мере адаптации к организму человека бактерии иногда становятся более чувствительными к антибиотикам и, следовательно, их легче уничтожить.

Оппортунистический организм

Pseudomonas aeruginosa — это вид бактерий, способный выживать в суровых условиях. Он широко распространён в почве и стоячей воде и может инфицировать людей и растения. Обычно он не вызывает заболеваний у здоровых людей, но описывается как «оппортунистический» организм, вызывающий серьёзные инфекции при ослаблении нормальных защитных сил организма. Это основная причина лёгочных инфекций, особенно у пациентов с муковисцидозом.

Исследователи стремились установить, как бактерии адаптируются к среде лёгких и влияет ли этот процесс на их устойчивость к лечению антибиотиками.

Используя модели долгосрочной лёгочной инфекции, команда выявила мутации, появлявшиеся в ДНК бактерий в ходе инфекции и приводившие к изменению способности Pseudomonas выживать в лёгких. Мутации позволили бактериям эффективнее прикрепляться к клеткам лёгких и сопротивляться защитным молекулам, вырабатываемым иммунной системой хозяина. Однако, что важно, те же изменения сделали Pseudomonas более уязвимыми к антибиотикам, вселяя надежду, что даже хорошо адаптированные к лёгочной среде бактерии можно победить обычными антибиотиками.

Цена адаптации

Доктор Дэниел Нейлл, руководивший исследованием в Университете Ливерпуля, объясняет: «Чтобы такой бактерии, как Pseudomonas aeruginosa, выжить в лёгких, ей нужно быстро адаптироваться. Тело человека содержит множество защитных механизмов, которые быстро убьют бактерии, если те не найдут способ защититься. Мутации, которые мы выявили у Pseudomonas в этом исследовании, были важны для того, чтобы позволить бактериям сопротивляться антибактериальному ферменту иммунной системы хозяина — лизоциму. Нас удивило, что эта адаптация имела свою цену: бактерии с этой мутацией очень легко убивались антибиотиками».

Соавтор доктор Иэн Гудхед, лектор по инфекционным заболеваниям в Университете Салфорда, добавляет: «В случае муковисцидоза ясно, что у бактерий есть выбор: выжить в лёгких или защититься от антибиотиков. Адаптируясь к первому, они становятся более восприимчивыми ко второму, так что для бактерий устойчивость имеет свою цену».

Дальнейшая работа направлена на понимание этих процессов, как объясняет доктор Джоанн Фотергилл из Университета Ливерпуля: «Когда бактерии образуют инфекции в лёгких, они делают это в форме сложной популяции микробов. Не каждая Pseudomonas aeruginosa одинакова, даже в пределах одного пациента. Теперь нам нужно понять, защищены ли чувствительные к антибиотикам мутанты, которые мы выявили, во время инфекции, живя как часть сообщества бок о бок с более устойчивыми штаммами».

Команда надеется, что результаты могут привести к лучшей диагностике и лечению инфекции Pseudomonas aeruginosa у людей с муковисцидозом, как описывает профессор Арас Кадиоглу из Университета Ливерпуля: «Мы обнаружили, что эти мутации появляются на ранней стадии инфекции и могут происходить от Pseudomonas aeruginosa, живущих в носу и пазухах. Дети с муковисцидозом подвержены высокому риску развития лёгочных инфекций, но, возможно, удастся выявить инфекцию на ранней стадии, взяв мазки из носа для поиска Pseudomonas. Если бактерии там есть и несут выявленные нами мутации, возможно, удастся начать лечение пациента до того, как лёгочная инфекция полностью разовьётся».