Сочетание антибиотиков с антимикробными пептидами из мушиных личинок губит устойчивые бактериальные биопленки.
Чтобы защитить себя от неблагоприятных условий среды, бактерии формируют биопленки – сложные колонии на поверхности субстрата, в которых бактериальные клетки погружены в особое межклеточное вещество, или матрикс. В целом биопленка ведет себя как единый организм, а не просто как колония одинаковых бактерий.
Биопленки очень прочны и очень устойчивы к физическим и химическим воздействиям, они легко выдерживают атаку иммунной системы и нечувствительны к антибиотикам (устойчивость к антибиотикам и другим лекарственным препаратам может возрастать в 1000 раз).
У бактерий в биопленке меняется клеточная физиология, они иначе растут и т. д., кроме того, среди них есть группа клеток, чье состояние меняется очень сильно – это так называемые клетки-персистеры, которые быстро восстанавливают колонию, даже если она сильно разрушена антибиотиком. Если учесть, что среди инфекционных бактерий, которые способны вызывать те или иные заболевания, около 80% могут формировать биопленки, становится ясно, почему исследователи стараются разработать как можно более эффективные способы их разрушать.
Год назад мы писали об экспериментах сотрудников Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ) и их коллег из Национального института рака в Генуе – они предложили использовать против бактериальных биопленок вещества, синтезируемые личинками мясных мух. Известно, где живут и чем питаются эти личинки – они питаются падалью, которая по определению кишмя кишит бактериями; да и взрослые мясные мухи переносят многие опасные инфекции. Притом ни личинки, ни взрослые мухи от бактерий не страдают.
Насекомые борются с микробами с помощью антимикробных пептидов, которые появляются в ответ на инфекцию (тут стоит уточнить, что антимикробных пептидов существует очень много, и они есть и у других животных, включая человека).
Если взять, к примеру, красноголовых синих падальниц, или синих мясных мух (Calliphora vicina), то в их антимикробной смеси мы увидим десятки различных белков, принадлежащих белковым семействам дефензинов, цекропинов, диптерицинов и пролин-богатых пептидов. Искусственно создать такую сложную комбинацию молекул практически невозможно, поэтому смесь антимикробных пептидов получают прямо из гемолимфы (аналога крови) зараженных личинок красноголовых синих падальниц.
Ранее удалось показать, что антимикробные пептиды мясных мух эффективно разрушают биопленки. Может, тогда с помощью мушиных белков можно усилить действие антибиотиков? Исследователи обрабатывали биопленки нескольких видов бактерий антимикробными пептидами с добавлением различных антибиотиков – и действительно, после такой обработки бактериальные клетки-персистеры сильно слабели и уже не могли эффективно восстановить биопленку, которую теперь легко можно было уничтожить антибиотиком.
Полностью результаты экспериментов опубликованы в журнале Infection and Drug Resistance. По словам Сергея Черныша, заведующего лабораторией биофармакологии и иммунологии насекомых СПбГУ и одного из соавторов работы, несколько классов антибиотиков дают вместе с мушиными пептидами выраженный синергический эффект, что позволяет даже снижать эффективные дозы антибиотиков – все потому, что клетки-персистеры становятся к ним более чувствительны.
Вполне возможно, что как раз благодаря мясным мухам можно будет не только повысить эффективность старых добрых антибиотиков, но и создать новые препараты против инфекций, которые раньше было невозможно вылечить стандартными методами.
Автор: Кирилл Стасевич