Антимикробные войны: почему бактерии такие живучие?

В рамках ноябрьского цикла лекций «Курилки Гутенберга» на сцене Университета ИТМО выступила научный сотрудник ФГБНУ «Института экспериментальной медицины» и разработчик антибиотиков нового поколения на базе антимикробных пептидов Екатерина Умнякова. Она рассказала о роли иммунитета и объяснила, почему бактерии такие живучие.

Хороший, плохой, злой

Под микробами понимаем микроорганизмы, которые не видны глазу, но наблюдаемы в микроскоп. Это безъядерные палочковидные бактерии, микроскопические водоросли и грибы.
Самые важные для нас микробы — бактерии. Только в нашем кишечнике их живет от 300 до 1 000 видов! Общий вес этих организмов — один килограмм. Помимо кишечника их можно обнаружить и в других слизистых. Численность бактерий на порядок превышает количество клеток человеческого организма. 

Бактерии бывают разной формы: круглые, спиралевидные, жгутиковые. Живут  повсюду, поодиночке или скоплениями. Среди них есть как хорошие «парни», так  и плохие. Первые — участвуют в изготовлении продуктов питания, добывают витамины. Вторые — вызывают неприятные заболевания, например, чуму, сибирскую холеру, сифилис. 

На защите

От бактерий нас защищает иммунитет. Это целая система, которая состоит из множества организмов. В них созревают клетки, которые производят молекулы, выводящие из нашего организма инфекции. Иммунитет бывает врожденный и приобретенный. 

Под врожденным подразумевается набор клеток, который заложен в нас генетически. Они сразу же реагируют на инфекции. Приобретенный — эволюционирует в течении всей нашей жизнедеятельности. Поэтому при повторной встрече с вирусом мы надежно защищены.

Спасательный круг

Когда наш иммунитет бессилен и не работает, организм заболевает. Для борьбы с таким микробом нужно искать лекарства. Паулю Эрлиху принадлежит идея о магической пуле, которая будет убивать инфекции и бактерии, но не тронет наши собственные клетки. Он перебрал 606 соединений, прежде чем ему удалось получить препарат от сифилиса. Спустя 30 лет Александр Флеминг открыл пенициллин. Когда на чашке Петри с бактериями вырос гриб Пеницилл, что свидетельствовало об отсутствии роста микроба, исследователь начал изучать это явление. В итоге он обнаружил первый в мире антибиотик. 

Антибиотики могут разрушить клеточную оболочку, нарушить синтез белка, синтез РНК и ДНК, уничтожить клеточную стенку. 

Это война

Несмотря на большое количество мишеней, микробы могут быть устойчивы к антибиотикам. Причина — быстрое деление бактерий, в результате которого передается генетический код и происходит множество мутаций. В результате меняется структура мишеней, на которые действовал антибиотик. В случае мутации антибиотик, который «выключал» фермент, больше не действует. Так и формируется устойчивость к лекарственным средствам.

В Гарварде провели научный эксперимент. На чашку Петри помещали бактерии и  распространяли антибиотики разной концентрации на каждую зону. Бактерии росли и отдавали ветви в зоны, где концентрация антибиотика была высока. Постепенно формировалась устойчивость к препарату. В связи с этим в ООН представители большинства стран стали обсуждать сотрудничество. Благодаря ему планируют создать программы по сокращению числа устойчивых штаммов.

Что делать?

1.  Создавать аналоги на основе существующих антибиотиков или природных соединений
Например, использовать антимикробные пептиды — белки, которые могут убивать бактерии. Они работают как антибиотики: делают отверстия в мембране бактерии, через которое вытекает ее содержимое. 

2. Использовать альтернативные способы борьбы с болезнетворными микробами.
Например, естественных врагов бактерий, бактериофагов (вирусы, которые поражают другие микробы). Даже у таких маленьких клеток есть свои паразиты и организмы, мешающие им жить. Одно из последних исследований, в ходе которого крыс с пневмонией повторно заражали вирусом bdellovibrio, доказывает, что даже у таких маленьких организмов есть враги.
 
3. Соблюдать правила использования антибиотиков в медицине и сельском хозяйстве.
Всемирная организация здравоохранения запустила кампанию по этому поводу, чтобы люди правильно использовали антибиотики. В прошлом году выпускались постеры с подобными лозунгами.

Материал опубликован в газете «Мегабайт»