Когда бактерии сталкиваются с пенициллином, они не всегда погибают мгновенно. Многие из них переходят в особое состояние выживания, известное как устойчивость к антибиотикам. Это позволяет им выдерживать дозы препарата, которые обычно приводят к гибели. Ученые рассматривают это состояние как опасный предшественник развития полной антибиотикорезистентности.
Группа исследователей под руководством доцента кафедры микробиологии Тобиаса Дёрра и научного сотрудника Меган Келлер Корнеллского университета впервые детально изучила процессы, позволяющие бактериям выживать в таких условиях. Объектом исследования стала бактерия Vibrio cholerae, вызывающая холеру и часто используемая в качестве модели. Ученые применили два подхода: они проанализировали активность генов во время обработки антибиотиком и измерили тысячи молекул, производимых клеткой. Это позволило получить наиболее полную на сегодня картину происходящего внутри микроба.
Как выяснилось, под действием пенициллина бактерии перестают делиться, но остаются метаболически активными, ожидая окончания действия препарата. В ходе эксперимента подтвердились многие ожидаемые реакции: активизировались гены, отвечающие за восстановление поврежденной клеточной стенки. Однако самым важным открытием стало резкое снижение количества нуклеотидов — ключевых строительных блоков для ДНК и других жизненно важных компонентов клетки.
Механизм этого явления объясняется перекосом в метаболизме. Пенициллин вызывает неконтролируемый синтез клеточной стенки, на что организм направляет практически всю доступную глюкозу. В результате на производство нуклеотидов ресурсов уже не остается. Это открытие натолкнуло ученых на мысль: если бактерии и так испытывают дефицит этих веществ, можно ли усугубить ситуацию и полностью уничтожить патоген?
Исследователи выяснили, что комбинация пенициллина и триметоприма в сотни тысяч раз эффективнее убивает холерный вибрион и другие опасные бактерии, чем каждый из препаратов по отдельности. Такой подход позволяет использовать уже существующие лекарства эффективнее, не повышая дозировок и не провоцируя устойчивость микробов.
Ранее Наука Mail рассказывала, что антибиотики влияют на микробиом кишечника в течение нескольких лет.
