Последните проучвания разкриват тревожна тенденция: очаква се броят на смъртните случаи, причинени от бактерии, устойчиви на антибиотици, да се удвои до 2050 г.
Понастоящем над 1 милион души умират всяка година от тези инфекции, което кара изследователите да търсят нови стратегии за борба с нарастващата криза в общественото здраве.
Изследване на учени от Калифорнийския университет в Сан Диего (UCSD) разкрива потенциална слабост на бактериите, устойчиви на антибиотици.
В сътрудничество с изследователи от Държавния университет на Аризона и Университета Помпеу Фабра в Испания професор Гюрол Сюел и неговият екип изследват бактерията Bacillus subtilis.
Унищожаване на резистентни към лекарства бактерии
Целта на изследователите е да разберат защо мутиралите варианти, които развиват резистентност към антибиотици, не изпреварват своите нерезистентни събратя, въпреки че привидно имат предимство.
Изненадващо те откриват, че антибиотичната резистентност е свързана със значителен компромис. Въпреки че такава резистентност осигурява ползи за оцеляването, тя също така налага физиологични ограничения, които възпрепятстват способността на бактериите да се развиват.
Това откритие, публикувано в списание Science Advances, може да предложи нови начини за борба с антибиотичната резистентност.
Професор Сюел, част от катедрата по молекулярна биология на Калифорнийския университет, описва откритието им като „ахилесовата пета“ на бактериите, устойчиви на антибиотици.
Изследванията на екипа показват, че тези бактерии могат да бъдат насочени към предотвратяване на създаването на резистентност, в идеалния случай без да се използват антибиотици или вредни химикали.
Проучването е насочено към това как някои спонтанни генетични мутации позволяват на бактериите да издържат на антибиотици. Сюел и екипът му се фокусират специално върху ролята на рибозомите – миниатюрни клетъчни машини, които са от решаващо значение за синтеза на протеини.
Всички клетки, включително бактериите, се нуждаят от заредени йони, като магнезий, за да функционират правилно. Рибозомите зависят от магнезия за стабилизиране и ефективност.
По време на изследването си изследователите откриват, че мутиралите рибозоми, които придават устойчивост към антибиотици, силно се конкурират с аденозинтрифосфата (АТФ) – енергийната молекула, необходима за клетъчните операции – за ограничените магнезиеви йони.
Това съревнование води до „дърпане на въже“ в бактериалната клетка, където недостигът на магнезий ограничава растежа на резистентните към антибиотици щамове в по-голяма степен, отколкото на нерезистентните щамове.
„Ахилесова пета“ на супербактериите
Екипът идентифицира рибозомен вариант „L22“ в Bacillus subtilis. Експериментите им показват, че борбата на тази мутирала рибозома за магнезий значително влошава растежа ѝ в сравнение с варианта на дивия тип.
Това откритие подчертава едно важно прозрение: докато бактериите развиват резистентност, способността им да използват наличния магнезий е жизненоважна за тяхното размножаване.
С това знание изследователите предлагат нов подход за управление на антибиотичната резистентност.
Чрез хелатиране или свързване на магнезиеви йони в околната среда на бактериите може да е възможно селективно да се потисне растежът на резистентните щамове, като същевременно полезните бактерии от див тип останат невредими.
„По-доброто разбиране на молекулярните и физиологичните аспекти на бактериите, устойчиви на антибиотици, ни позволява да открием иновативни начини за контрол върху тях, без да използваме традиционните лекарства“, отбелязва Сюел.
В рамките на свързана инициатива, обявена през октомври, Сюел и екипът му от Чикагския университет представят биоелектронно устройство, което използва естествената електрическа активност на кожните бактерии.
Това нововъведение е обещаващо за намаляване на инфекциите, причинени от Staphylococcus epidermidis – често срещана бактерия, свързана с вътреболничните инфекции и нарастващата антибиотична резистентност.
И двете проучвания подчертават потенциала на използването на заредени йони за регулиране на поведението на бактериите.
Сюел подчертава спешната необходимост от проучване на такива алтернативи без лекарства, като заявява: „Ефективните антибиотици са на изчерпване, а широкото им използване е довело до замърсяване по целия свят, включително в океаните и водоснабдяването ни.“
Източник: InterestingEngineering
