Новое исследование продемонстрировало, что бактерии применяют два различных механизма «самовыключения» для сохранения жизни в условиях воздействия антибиотиков. Это открывает новые горизонты для разработки антибактериальной терапии.
Новая работа, опубликованная в журнале Science Advances, демонстрирует двойной механизм выживания бактерий при антибиотикотерапии. Микробы способны переносить «трудные времена» не только благодаря традиционному «самоусыплению», но также через второй, существенно отличающийся режим остановки роста.
Антибиотики в основном нацелены на уничтожение активно делящихся бактерий, однако в некоторых случаях инфекции возвращаются, поскольку отдельные клетки выживают, «притворяясь мертвыми». Это явление, известное как персистентность, долгое время объясняли лишь тем, что бактерии переходят в состояние покоя, замедляя все жизненные процессы, чтобы «обмануть» препарат. Новое исследование под руководством Ади Ротем и профессора Натали Балабан из Иерусалимского университета показало, что это всего лишь часть общей картины.
Два пути выживания
Исследователи выявили два совершенно различных состояния, позволяющих бактериям выживать в условиях химической атаки. Первый — регулируемая защитная остановка роста, классическое «усыпление», при котором клетки целенаправленно замедляют обмен веществ и защищают себя от действия лекарств. Такой режим делает бактерии менее восприимчивыми, поскольку многие антибиотики воздействуют только на активно делящиеся клетки и не затрагивают пассивные.
Второе направление — так называемая нерегулируемая (спонтанная) остановка роста, режим, при котором клетки не переходят в организованное состояние покоя, а фактически теряют контроль над жизненными процессами. Проще говоря, они пускают свою жизнь на самотек. Такие бактерии могут выжить или погибнуть, и часто сталкиваются с проблемами в целостности мембраны, что может стать важной мишенью для терапии.
Это открытие поможет объяснить противоречивые результаты предыдущих исследований, где персистентные клетки выглядели по-разному, и позволит разработать различные подходы к лечению в зависимости от типа «выживших» бактерий.
Новое окно для терапии
Авторы исследования применили сочетание математического моделирования и современных лабораторных методов — от транскриптомики до микрофлюидики — для того, чтобы увидеть различия между двумя типами остановки роста на уровне отдельных клеток.
Понимание того, что персистентность не является однородным явлением, а может иметь несколько физиологических основ, открывает возможности для создания более эффективных лечебных стратегий. Целевые методы воздействия, направленные на ослабленные функции клеточных мембран или на механизмы регулируемой остановки роста, могут значительно уменьшить риск рецидивов хронических инфекций.