Учёный медицинского колледжа при Университете Центральной Флориды Рене Флиман занимается уничтожением бактерий, устойчивых к лекарствам. В ходе последнего исследования был выявлен механизм, способный проникать в слизь, которую инфекции используют для защиты от антибиотиков.
В работе, опубликованной в журнале Cell Reports Physical Science, Флиман показала, что антимикробный пептид, полученный от коров, обладает потенциалом для устранения неизлечимых инфекций, вызванных бактерией Klebsiella pneumoniae. Этот микроорганизм, обитающий в кишечнике, обычно безвреден. Бактерия становится опасной для здоровья, когда попадает в другие части тела, что может вызвать пневмонию, инфекции мочевыводящих путей и раны.
В группу повышенного риска входят пожилые люди и пациенты с проблемами со здоровьем, такими как диабет, рак, почечная недостаточность и заболевания печени. Однако и молодые люди без проблем со здоровьем могут заразиться инфекциями мочевыводящих путей, вызванными бактериями, которые не поддаются лечению доступными сегодня антибиотиками.
Устойчивые к препаратам бактерии представляют собой растущую глобальную угрозу здоровью. Исследование, проведенное в 2019 году, показало, что в том году в мире умерло около 5 миллионов человек от инфекций, устойчивых к лекарствам. Значительная часть этих смертей связана с K. pneumoniae, так как ее смертность без антибиотикотерапии составляет 50%.
Такие бактерии более устойчивы к лекарствам, когда живут в биопленке — микроорганизмах, которые держатся вместе и покрыты защитной слизью. Последние исследования показали, что 60-80% инфекций связаны с биопленками бактерий, которые повышают их лекарственную устойчивость.
«Это как шуба, которую бактерии надевают на себя», — говорит Флиман. В ее работах изучаются способы удаления защитной оболочки и обнажения бактерий, чтобы их могла уничтожить иммунная система организма или антибиотики, которые в настоящее время не могут пройти через биопленку. В ходе работы Флиман обнаружила, как пептиды, производимые коровами, могут быстро убивать K. pneumoniae.
Пептиды взаимодействуют с соединениями, которые удерживают слизь в целостности. Как только несколько цепей перерезаются, целостность структуры слизи нарушается, пептид может проникнуть внутрь и уничтожить бактерии, которые больше не защищены. «Наши исследования показали, что полипролиновый пептид может проникнуть внутрь и начать разрушать слизистый барьер уже через час после обработки», — говорит Флиман.
У пептида есть еще одно преимущество — когда он проникает сквозь защитный слизистый барьер, то убивает бактерии лучше, чем антибиотики, используемые в качестве средства для лечения таких инфекций. Пептиды пробивают дыры в клеточной мембране, что приводит к быстрой смерти бактерии по сравнению с другими антибиотиками, которые подавляют рост внутри клетки.
Пептид также может быть использован в качестве местного средства для широкого спектра применения, особенно для военных, чтобы лечить открытые раны в полевых условиях. «Бактерии делятся каждые 30 минут, поэтому действовать нужно быстро», — говорит Флиман.
Следующий этап исследований будет направлен на то, чтобы понять биологию, лежащую в основе эффективности пептида, и выяснить, помогут ли комбинации других препаратов в его применении.
По оценкам специалистов, к 2050 году бактериальные инфекции, устойчивые к антибиотикам, станут причиной смерти людей номер один. «Наша работа направлена на подготовку к этой битве, когда обычные антибиотики перестанут быть эффективными, что поставит под угрозу лечение рака, трансплантацию органов и любые современные достижения медицины, которые опираются на эффективную антибиотикотерапию», — заключили учёные.
[Фото: University of Central Florida]
