За прв пат слики со висока резолуција покажаа како антибиотиците што спасуваат живот го поминуваат цврстиот надворешен слој на бактериите за да ги убијат. Универзитетскиот колеџ во Лондон и Кралскиот колеџ во Лондон се фокусираа на антибиотици наречени полимиксин Б, кои ги убиваат штетните грам-негативни бактерии како ешерихија коли.
Борбата против овие бактерии е многу тешка поради цврстиот надворешен површински слој, како оклоп што ги блокира повеќето антибиотици. Точниот механизам со кој овие антибиотици го нарушуваат оклопот и на крајот ја убиваат бактериската клетка долго време беше нејасен.
Користејќи напредна атомска силова микроскопија за снимање слики со висока резолуција, тимот забележа моментална и деструктивна реакција.
„Беше неверојатно да се види ефектот на антибиотикот на бактериската површина во реално време. Нашите слики од бактериите директно покажуваат колку полимиксините можат да го компромитираат бактерискиот оклоп“, рече Каролина Борели, коавтор и докторант на Лондонскиот центар за нанотехнологија на UCL.
„Како клетката да е принудена да произведува тули за својот надворешен ѕид со таква брзина што овој ѕид се нарушува, дозволувајќи му на антибиотикот да се инфилтрира“, додаде Борели во соопштението за медиумите.
Во експериментите антибиотикот веднаш предизвикал испакнатини и отоци на надворешната површина на клетката на ешерихија коли. Антибиотикот предизвикува фатална самосаботажа кај бактериите. По почетните површински испакнатини, клетката на ешерихија коли брзо произведува и истовремено го ослободува својот надворешен оклоп.
Овој брз процес создава празнини во одбраната на бактериската клетка, дозволувајќи му на антибиотикот да навлезе и да ја убие.
Најизненадувачкото откритие беше големо ограничувањето на антибиотикот: овој смртоносен процес се случува само кога бактериската клетка е активна и расте. Ако бактериите се во мирување или „спијат“, нивното производство на оклоп е исклучено, што го прави антибиотикот полимиксин целосно неефикасен.
„Со децении претпоставувавме дека антибиотиците што го таргетираат бактерискиот оклоп се способни да ги убијат микробите во која било состојба, без разлика дали активно се реплицираат или се во мирување“, објасни д-р Ендру Едвардс, коавтор од Кралскиот колеџ.
„Но, тоа не е случај. Преку овие неверојатни слики од единечни клетки успеавме да покажеме дека оваа класа на антибиотици делува само со помош на бактеријата, а ако клетките влезат во состојба слична на хибернација, лековите повеќе не делуваат – што е многу изненадувачки“, додаде Едвардс.
Ламбицијата е клучна стратегија за преживување на бактериите, дозволувајќи им да избегнат третман, а подоцна повторно да се разбудат за да предизвикаат повторливи инфекции. Ова објаснува зошто некои инфекции се толку тешки за искоренување.
Лабораториските експерименти потврдија дека полимиксин Б ефикасно ја убива активната ешерихија коли, но не успеал против неактивните клетки. Антибиотикот станал ефикасен кога на неактивните клетки им бил даден шеќер (извор на храна), но само по 15-минутно задоцнување. Ова време било потребно за бактериите да се разбудат и да го рестартираат производството на нивниот надворешен оклоп.
Понатаму, набљудувањата покажале дека кога антибиотикот бил ефикасен, бактериите отфрлале повеќе оклоп и развивале површински испакнатини.
„Забележавме дека нарушувањето на најнадворешниот оклоп на бактериите се случува само кога бактериите консумираат шеќер. Откако го дознавме тоа, можевме брзо да откриеме што се случува“, рече д-р Ед Даглас, коавтор од Кралскиот колеџ. Овие сознанија сега го водат следниот предизвик на тимот: развивање нови стратегии за лекување.
„Една стратегија може да биде комбинирање на третманот со полимиксин – спротивно на интуицијата – со третмани кои го поттикнуваат производството на оклоп и/или ги будат „заспаните“ бактерии за да можат и овие клетки да се елиминираат“, рече професорот Барт Хугенбум, коавтор од Универзитетскиот колеџ.
На крајот, истражувачите ја истакнуваат потребата да се земе предвид состојбата на бактериите (активна наспроти неактивна) при оценувањето на тоа колку добро функционираат антибиотиците. Овие наоди се важни со оглед на тоа што инфекциите отпорни на лекови убиваат над еден милион луѓе годишно.
Наодите од оваа студија се објавени во списанието Nature Microbiology.
(Interesting Engineering)
(фото: Flickr)
