Tak antybiotyk niszczy bakterię. Pierwsze takie zdjęcia w historii
Po 80 latach zobaczyliśmy wreszcie na własne oczy jak działają antybiotyki. Dzięki temu niezwykłemu odkryciu lepiej rozumiemy słabe punkty bakterii i będziemy mogli stworzyć lepsze lekarstwa.
Zespół naukowców pod kierownictwem University College London i Imperial College London po raz pierwszy pokazał, w jaki sposób ratujące życie antybiotyki, zwane polimyksynami, przebijają się przez pancerz szkodliwych bakterii.
Wyniki badań opublikowane w prestiżowym czasopiśmie Nature Microbiology mogą doprowadzić do opracowania nowych metod leczenia infekcji bakteryjnych. a jest szczególnie pilne, ponieważ infekcje oporne na leki zabijają już ponad milion osób rocznie.
Ostatnia linia obrony
Polimyksyny zostały odkryte ponad 80 lat temu i są stosowane jako ostateczna metoda leczenia infekcji wywołanych przez bakterie Gram-ujemne. Bakterie te posiadają zewnętrzną warstwę ochronną, która działa jak pancerz i zapobiega przenikaniu niektórych antybiotyków do wnętrza komórki. Wiadomo, że polimyksyny atakują tę warstwę zewnętrzną, ale sposób, w jaki ją niszczą, a następnie zabijają bakterie, pozostawał tajemnicą.
W nowym badaniu zespół badaczy ujawnił za pomocą obrazów o wysokiej rozdzielczości i eksperymentów biochemicznych, jak antybiotyk polimyksyna B szybko powodował powstawanie guzków i wybrzuszeń na powierzchni komórki bakterii E. coli.
W ciągu kilku minut od kontaktu pojawiły się wypustki, a następnie bakteria szybko zrzuciła swój zewnętrzny pancerz.
Naukowcy doszli do wniosku, że antybiotyk pobudził komórkę do wytworzenia i zrzucenia pancerza. Im bardziej komórka starała się wytworzyć nowy pancerz, tym bardziej go traciła, i to w takim tempie, że powstawały luki w mechanizmach obronnych, co pozwalało antybiotykowi wniknąć do komórki i ją zabić.
To tak, jakby komórka była zmuszona do produkcji „cegieł” na swoją zewnętrzną ścianę w takim tempie, że ściana ta ulega zawaleniu, umożliwiając antybiotykowi wniknięcie.
Zespół odkrył jednak, że proces ten – wypustki, szybkie wytwarzanie i zrzucanie pancerza oraz śmierć komórki – zachodzi tylko wtedy, gdy komórka jest aktywna. U uśpionych (uśpionych) bakterii produkcja pancerza jest wyłączona, co sprawia, że antybiotyk jest nieskuteczny.
Więcej na Spider's Web:
Nowe strategie leczenia
Przez dekady zakładaliśmy, że antybiotyki zwalczające pancerze bakteryjne są w stanie zabić mikroby w dowolnym stanie, niezależnie od tego, czy aktywnie się replikują, czy są uśpione. Ale tak nie jest. Rejestrując te niesamowite obrazy pojedynczych komórek, byliśmy w stanie wykazać, że jeśli komórki przejdą w stan przypominający hibernację, leki przestają działać – co jest bardzo zaskakujące - powiedział współautor badania, dr Andrew Edwards z Imperial College.
Uśpienie pozwala bakteriom przetrwać niekorzystne warunki, takie jak brak pożywienia. Mogą one pozostawać w stanie uśpienia przez wiele lat i obudzić się” gdy warunki staną się bardziej sprzyjające. Może to pozwolić bakteriom przetrwać na przykład działanie antybiotyków i ponownie się obudzić, wywołując nawracające infekcje w organizmie.
Naszym kolejnym wyzwaniem jest wykorzystanie tych odkryć do zwiększenia skuteczności antybiotyków. Jedną ze strategii może być połączenie leczenia polimyksynami – wbrew intuicji – z terapiami promującymi produkcję pancerza i/lub budzącymi uśpione bakterie, aby te komórki również mogły zostać wyeliminowane - stwierdził współautor badania, prof. Bart Hoogenboom z London Centre for Nanotechnology na UCL.
Ratunek dla milionów
Świat stoi na krawędzi epoki postantybiotykowej. Według raportów WHO, jeśli nic się nie zmieni, do 2050 r. oporne bakterie mogą zabijać nawet 10 mln ludzi rocznie. Dlatego każde nowe spojrzenie na to, jak działają antybiotyki, daje nadzieję na opracowanie skuteczniejszych metod leczenia.
Naukowcy z Londynu nie tylko rozwikłali tajemnicę działania jednego z najważniejszych antybiotyków, ale też pokazali, jak można przechytrzyć bakterie, które od lat wymykają się medycynie. To odkrycie, które może zmienić losy milionów pacjentów na całym świecie.
