Лекарственно-устойчивые бактерии, ответственные за смертельные внутрибольничные инфекции, блокируют антибиотики, закрывая крошечные дверцы в своих клеточных стенках.
Новое открытие исследователей из Имперского колледжа Лондона может позволить исследователям разработать новые лекарства, которые «взламывают замки» этих закрытых дверей и позволяют антибиотикам проникать в бактериальные клетки. Результат опубликован сегодня в Nature Communications.
Бактерия Klebsiella pneumoniae вызывает инфекции в легких, крови и ранах у тех, кто находится в больницах, и особенно уязвимы пациенты с ослабленной иммунной системой. В прошлом году в британских больницах было зарегистрировано более 20 000 инфекций, вызванных K. pneumoniae.
Как и многие бактерии, K. pneumoniae становится все более устойчивым к антибиотикам, особенно к семейству препаратов под названием карбапенемы. Карбапенемы используются в качестве антибиотиков в больницах, когда другие не действуют или неэффективны.
Поэтому растущая устойчивость к карбапенемам может резко повлиять на нашу способность лечить инфекции. По этой причине устойчивые к карбапенемам K. pneumoniae классифицируются как «критические» микроорганизмы с приоритетом 1 Всемирной организации здравоохранения.
Теперь команда из Imperial обнаружила один механизм, с помощью которого K. pneumoniae способна противостоять карбапенемам. Антибиотики обычно проникают в бактерии K. pneumoniae через поверхностные дверные проемы, известные как поры. Команда исследовала структуру пор и показала, что, закрывая эти дверные проемы, K. pneumoniae становится устойчивой ко многим лекарствам, поскольку антибиотики не могут проникнуть и убить их.
Первый автор, доктор Джошуа Вонг из Департамента наук о жизни в Imperial, сказал: «Распространенность устойчивости к антибиотикам растет, поэтому мы все больше и больше полагаемся на такие лекарства, как карбапенемы, которые действуют против широкого спектра бактерий.
"Но теперь, когда такие важные бактерии, как K. pneumoniae, приобретают устойчивость к карбапенемам, важно понять, как они могут этого добиться. Наше новое исследование дает жизненно важную информацию, которая может позволить разработать новые стратегии и лекарства."
Команда сравнила структуры бактерий K. pneumoniae, которые были устойчивы к карбапенемам, с теми, которые не были устойчивыми, и обнаружила, что у устойчивых бактерий были модифицированные или отсутствующие версии белка, который создает поры в клеточной стенке. Устойчивые бактерии имеют гораздо меньшие поры, блокируя проникновение препарата.
Закрытые двери не всегда являются хорошей новостью для бактерий. Они также означают, что бактерии могут потреблять меньше питательных веществ, и тесты на мышах показали, что в результате бактерии растут медленнее.
Однако преимущество с точки зрения отказа от антибиотиков перевешивает негативное влияние более медленного роста бактерий, что позволяет им поддерживать высокий уровень инфекции.
Проект проводился в тесном сотрудничестве с доктором Константиносом Бейсом из Департамента наук о жизни, который базируется в Исследовательском комплексе в Харвелле в Оксфордшире.
Команду возглавил профессор Гад Франкель из Департамента наук о жизни в Империале, который сказал: «Модификация, которую бактерии используют, чтобы избежать антибиотиков, трудно обойти. Любые лекарства, противодействующие этому защитному механизму, скорее всего, также блокируются закрытыми дверями.
"Однако мы надеемся, что можно будет разработать лекарства, которые смогут взломать дверной замок, и наши данные предоставляют информацию, которая поможет ученым и фармацевтическим компаниям воплотить эти новые агенты в жизнь".
Поскольку устойчивые бактерии слабее, эти результаты показывают, что давление, создаваемое широким использованием карбапенемов в больницах, является основным фактором распространения этих супербактерий. Исследование обеспечивает прямую научную основу для реализации ограничительной политики назначения лекарств, которая минимизирует использование агентов широкого спектра действия, таких как карбапенемы.
Вся команда является частью Совместной исследовательской группы по противомикробным препаратам в Imperial, многопрофильном центре, который занимается проблемами устойчивости к антибиотикам, продвигая фундаментальные исследования, переводя исследования в новые стратегии профилактики и вмешательства в области здравоохранения, а также информируя политику общественного здравоохранения.
Работа была поддержана Советом по медицинским исследованиям и Wellcome Trust.