Поразительные кадры, как антибиотики пробивают броню бактерий. И вот что это дает науке

Что происходит с бактериями, когда до них добираются антибиотики? А главное, почему одни бактерии погибают, а другие выживают? Теперь ученые могут рассказать об этом во всех подробностях и даже наглядно показать борьбу микробов и лекарств.

Британские ученые из Имперского колледжа Лондона благодаря передовым технологиям получили детальные изображения бактерий, пострадавших от антибиотиков. Для экспериментов взяли бактериальные клетки E. coli (кишечная палочка) и препарат из группы антибиотиков полимиксинов.

Полимиксины изобрели более 80 лет назад. К сожалению, они довольно токсичны, поэтому их обычно назначают в лишь крайних случаях, когда другие препараты не помогают, а ситуация экстренная. Например, при сепсисе, менингите, пневмонии и других тяжелых инфекциях.

Однако полимиксинам под силу то, на что не способны многие другие антибиотики: они разрушают защитную мембрану бактерии и, проникая внутрь, уничтожают ее.

«У кишечной палочки есть внешний поверхностный слой, который действует как броня. Этот слой препятствует проникновению некоторых антибиотиков в клетку. Известно, что полимиксины воздействуют на этот внешний слой, но как они его разрушают и затем убивают бактерии, до сих пор было неясно», — рассказывают ученые.

Новые снимки высокого разрешения, которые удалось сделать ученым, показывают, как антибиотик моментально вспучивает поверхность кишечной палочки. А далее в течение нескольких минут бактерия сбрасывает свою внешнюю оболочку. И хотя клетка бактерии пыталась создать новую броню, в ее защите образовывались бреши, позволяющие антибиотику проникнуть внутрь и убить вредоносную клетку.

Но вот что удивительно: антибиотик смог разрушить броню только активной клетки. Если бактерия была в спячке, все это на нее не действовало, а значит, употребление лекарства в таком случае бесполезно.

«Десятилетиями мы думали, что антибиотики могут убивать бактерии в любом состоянии, независимо от того, активно ли размножаются микробы или находятся в состоянии покоя. Оказалось, что это не так, — отмечает один из авторов исследования, доктор Эндрю Эдвардс. — Препараты перестают действовать, если бактерии переходят в состояние гибернации».

Гибернация бактерий, или состояние покоя, — это процесс, при котором микроорганизмы временно замедляют или останавливают клеточный метаболизм, чтобы выжить в неблагоприятных условиях. Например, они могут уйти в спячку, когда им не хватает пищи, и это помогает пережить тяжелые времена.

Бактерии способны оставаться в состоянии покоя в течение многих лет, а когда условия становятся благоприятными, они просыпаются. Такая уловка позволяет микробам выжить даже после лечения антибиотиками: они уходят в спячку, а затем вновь пробуждаются, вызывая повторные инфекции в организме.

Ученые приходят к выводу: чтобы оценить эффективность того или иного антибиотика, важно учитывать, в каком состоянии находятся бактерии. И кто знает, возможно, благодаря этому исследованию вскоре разработают новую стратегию лечения — например, вопреки здравому смыслу, разбудить спящие бактерии, а затем атаковать их.