Исследование Университета Иллинойса в Чикаго предполагает, что продолжительность связи, а не плотность связи, может быть самым важным отличием между антибиотиками, которые убивают бактерии, и антибиотиками, которые только останавливают рост бактерий.
В то время как оба типа антибиотиков используются для лечения различных бактериальных инфекций, бактерицидные антибиотики, которые убивают бактерии, можно принимать в течение более коротких периодов времени, они связаны с более низким риском рецидива инфекции и часто значительно излечивают инфекцию. лучше, чем бактериостатические антибиотики.
«Бактериостатические антибиотики работают, замедляя рост бактериальных клеток, в то время как иммунная система человека борется с инфекцией», - сказал Александр Манкин, ведущий автор исследования и директор Центра биомолекулярных наук в Фармацевтическом колледже UIC. «Часто этого достаточно для лечения инфекции, но если иммунная система недостаточно сильна, инфекция может сохраняться».
К сожалению, мало что известно о том, почему иногда похожие молекулы антибиотиков по-разному взаимодействуют с бактериями в организме.
Мэнкин и его коллеги изучили один класс антибиотиков, называемых макролидами, которые работают, связываясь с рибосомами бактерий, чтобы остановить синтез белка. Однако хотя все макролидные антибиотики структурно схожи и действуют на одну и ту же молекулярную мишень (рибосому), некоторые из них обладают бактерицидным, а другие - бактериостатическим действием.
Используя новую методику, разработанную Максимом Светловым, постдокторантом лаборатории Манкина, и Норой Васкес-Ласлоп, доцентом центра, исследователи изучили различия между бактериостатическими и бактерицидными макролидами. Методика позволяет анализировать, насколько плотно лекарства взаимодействуют с рибосомой, и измерять скорость, с которой антибиотики могут отсоединиться от мишени.
«Исследователи обычно думают, что плотность связывания препарата с рибосомой определяет разницу между антибиотиком, который убивает бактерии, и антибиотиком, который только замедляет рост бактерий», - сказал Манкин. «Поэтому мы были удивлены, обнаружив, что плотность связывания препарата не определяет способность препарата убивать бактерии.
«Вместо этого мы поняли, что бактерицидные препараты диссоциируют от рибосомы значительно медленнее», - сказал Манкин.
Присутствие расширенной боковой цепи в структуре антибиотика действует «как дополнительная рука, удерживающая рибосому; это позволяет лекарству связываться в течение более длительного периода», - говорит Манкин..
Выводы, опубликованные в The Proceedings of the National Academy of Sciences, предлагают новую и ранее неизведанную возможность.
«Результаты этого исследования показывают, что, когда мы говорим о механизме действия антибиотиков, нам нужно говорить не только о том, насколько прочно связывается лекарство», - сказал Манкин. «Нам также нужно поговорить о кинетике и скорости диссоциации лекарства от рибосомы».
В дополнение к улучшению исходов для людей, нуждающихся в лечении антибиотиками, особенно для пациентов с ослабленным иммунитетом, понимание разницы между бактериостатическими и бактерицидными антибиотиками может также помочь решить проблему растущей резистентности к антибиотикам в обществе.
«Если мы сможем понять эти механизмы, мы сможем снизить скорость развития устойчивости к антибиотикам и возникновения повторных инфекций», - сказал Манкин.
Свелтов и Васкес-Ласлоп являются соавторами статьи. Грант Национального института здоровья (RO1 GM106386) поддержал исследование.