2020-01-14
59
Несмотря на стремительное развитие медицинских технологий, всё больше штаммов бактерий приобретают устойчивость к антибиотикам. Именно поэтому множество современных медицинских исследований направлено на поиск альтернативного оружия против инфекционных заболеваний.
Команда микробиологов из Имперского колледжа Лондона и Университета Нотингема впервые продемонстрировала на практике, что для уничтожения бактерий могут быть задействованы хищные микроорганизмы вида Bdellovibrio bacteriovorus, которые давно рассматриваются в качестве "живых убийц" патогенной микрофлоры.
Бделловибрионы представляют собой вид грамотрицательных хищных бактерий. Перемещаясь с рекордной (до 160 микрометров в секунду) скоростью, эта бактерия атакует другие грамотрицательные бактерии, прикрепляясь к наружной мембране и пептидогликановому слою жертвы, после чего создаёт небольшую брешь в наружной мембране. После этого клетка B. bacteriovorus входит в периплазматическое пространство. Некоторое время она обратимо связана с клеткой-хозяином; этот период называют периодом распознавания. После периода распознавания она связывается с клеткой-хозяином уже необратимо, прикрепляясь к ней полюсом, противоположным жгутику. Находясь в периплазме, B. bacteriovorus заделывает дыру в наружной мембране, в результате чего образуется двухклеточный комплекс — так называемый бделлопласт. Хищная бактерия выделяет гидролитические ферменты, но только локально, чтобы не погубить своего хозяина. Так, пептидогликановая клеточная стенка остаётся неповреждённой в течение нескольких часов и разрушается в заключительной стадии инфекции. Показано, что разрушение пептидогликана предотвращается при подавлении деацетилаз B. bacteriovorus. Гидролитические ферменты расщепляют биополимеры клетки-хозяина, которые далее используются для роста паразита. Находясь внутри клетки-хозяина бактерия поглощает его АТФ, отдавая взамен израсходованный АДФ. Кроме того, паразит поглощает цитоплазму клетки-хозяина с находящимися в ней питательными веществами. В конце концов клетка паразита превращается в филамент. Когда ресурсы клетки-хозяина оказываются исчерпанными, филамент распадается на дочерние клетки. Новообразованные клетки паразита приобретают подвижность, после этого клетка-хозяин подвергается лизису, и новообразованные бактерии выходят во внешнюю среду. Клетка-хозяин умирает через 10 минут после проникновения внутрь клетки B. Bacteriovorus.
Британские ученые обнаружили, что бделловибрионы (Bdellovibrio bacteriovorus) могут повышать выживаемость при заражении антибиотикорезистентными патогенами при введении внутривенно.
Прошлые работы также показали, что бделловибрионы могут сокращать количество антибиотикорезистентных патогенов в организме (куриц и крупного рогатого скота) при пероральном и наружном применении. Однако до сих пор их эффективность не изучалась для внутривенного введения — этот способ доставки препарата является самым надежным и быстрым. Чтобы восполнить пробел, ученые из Имперского колледжа Лондона и Ноттингемского университета провели серию экспериментов на бактериях рода шигеллы (Shigella) — возбудителях дизентерии. Развиваясь в кишечном тракте, эти микроорганизмы вызывают острую интоксикацию, они ответственны за 160 миллионов случаев заражения людей и более одного миллиона смертей ежегодно. Заболевание носит неофициальное название "диарея путешественников". Но из-за того, что даже в самых лёгких случаях люди стремятся как можно скорее принять антибиотик, чтобы избавиться от неудобного недуга, микроорганизмы перестают реагировать на препараты и превращаются в "супербактерии". Убить их становится попросту невозможно, так как все бактерии, которые были подвержены действию лекарства, уже уничтожены, остались лишь устойчивые, они размножились и продолжают свою деструктивную деятельность.
На первом этапеэксперемента бделловибрионы с флуоресцентным белком вводились в задний мозг личинок данио-рерио. Результаты показали, что большинство бактерий становятся видимыми уже вскоре после инъекции, однако их популяция быстро сокращается в отсутствие патогенов. Затем B. bacteriovorus помещались в чашку с шигеллой Флекснера (Shigella flexneri), и спустя примерно три часа популяция последней снижалась более чем в четыре тысячи раз. Наконец живым личинкам данио-рерио вводились бделловибрионы и смертельная доза патогена.
Эксперимент in vivo подтвердил эффективность бактерий: выживаемость личинок, получивших препарат, в течение трех дней составила 60 процентов, тогда как у необработанных данио-рерио она не превысила 25 процентов. Последующий анализ показал, что после введения бделловибрионы сопровождают лейкоциты (белые кровяные клетки, реагирующие на патогены), а также (спустя четыре часа) повышают экспрессию противовоспалительных цитокинов — интерлейкина-1-бета (IL1-бета) и фактора некроза опухоли (ФНО).
По мнению авторов, полученные данные являются обнадеживающими. Хотя об испытаниях технологии на человеке говорить преждевременно, она может стать дополнительным инструментом в борьбе с устойчивостью патогенов к антибиотикам последнего резерва. Показано, что хищные бактерии нетоксичны и неиммунногенны для грызунов. Показано, что некоторые штаммы не являются цитотоксичными для клеток всех исследованных клеточных линий и не вызывают существенного увеличения выработки провоспалительных цитокинов в четырёх из пяти протестированных линий клеток человека. Они, вероятно, неопасны для человека: известно, что незначительное количество 16S рибосомной РНК (рРНК) этих бактерий может находиться в кишечнике у здоровых детей.
Генетически модифицированные штаммы, поражающие лишь определенные жертвы, пока не выведены, и ученые апробируют формы, найденные в природе, – например предпочитающие Klebsiella pneumoniae, возбудителей пневмонии.
59. Обоснуйте перспективность использования бактерий рода Bdellovibrio и других хищников
см 58.
60. Сравните и обсудите методы выделения микроорганизмов, продуцирующих антибиотики (метод обработки почвенного образца карбонатом кальция, метод центрифугирования почвенной суспензии, метод применения питательных сред, содержащих антибиотики)
Ето уже было
