Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Ученые зафиксировали, как антибиотик пробивает «броню» бактерии
С помощью специального микроскопа исследователям удалось заснять взаимодействие антибиотика и кишечной палочки. Кадры высокой четкости показали, как препарат разрушает защитные структуры микроорганизма. Открытие может подсказать новые подходы в борьбе с коварными формами бактерий, которые благодаря замедленному метаболизму плохо реагируют на стандартную терапию.
Война с бактериями все чаще напоминает гонку вооружений: ученые создают новые антибиотики, а микробы — новые способы защиты. Особенно сложно бороться с так называемыми грамотрицательными бактериями. К этой группе относят возбудителей пневмонии, менингита, брюшного тифа и многих других опасных заболеваний.
Их главная сила — уникальное строение клеточной стенки. Это настоящая крепость. Внутри у бактерии есть основная цитоплазматическая мембрана. Но снаружи ее окружает вторая, очень прочная стена — внешняя мембрана. Ее главные строительные блоки — макромолекулы липополисахаридов. Они плотно упакованы и создают почти непробиваемый барьер для большинства лекарств. Именно эта защита делает грамотрицательные бактерии такими устойчивыми.
Когда обычные антибиотики бессильны, врачи вынуждены применять тяжелую артиллерию — препараты группы полимиксинов. Их используют как последнее средство спасения. Ученые давно знали, что полимиксины каким-то образом атакуют внешнюю мембрану грамотрицательной бактерии, но детали этого процесса оставались загадкой. Исследователи не до конца понимали «механизм убийства» и не могли объяснить, почему иногда даже эти мощные препараты терпят неудачу.
Группа британских ученых под руководством биолога Эндрю Эдвардса (Andrew Edwards) из Имперского колледжа Лондона попыталась подробно разобраться в этом вопросе. Результаты своей работы ученые представили в журнале Nature Microbiology.
Эдвардс и его коллеги применили комбинацию биохимических методов с использованием сканирующего атомно-силового микроскопа. Этот тип микроскопии позволяет различать объекты размером в несколько нанометров. Крошечная игла, как сверхчувствительный палец, ощупывает поверхность клетки и создает ее детализированное трехмерное изображение.
Ученые направили этот мощный инструмент на кишечную палочку Escherichia coli — классическую грамотрицательную бактерию. Они обработали ее полимиксином B (один из двух основных клинически используемых полимиксинов наряду с колистином).
На глазах у исследователей на идеально гладкой поверхности клетки начали появляться странные выпуклости и вздутия. Эти бугры прорывались наружу, словно пузыри. А уже через несколько минут после их появления бактерия начинала стремительно терять свои защитные липополисахариды. Ученые напрямую обнаружили эти молекулы в питательном растворе, где плавала бактерия.
Выяснилось, что антибиотик не разрушает клеточную стенку одним ударом, а действует как «сапер». Его присутствие сбивает бактерию с толку. Микроорганизм чувствует атаку на свою броню и в панике пытается усилить ее, спешно добавляя все новые и новые «кирпичи» липополисахаридов.
Здесь и кроется подвох. В этом аврале бактерия теряет контроль над процессом. Пока она добавляет новые кирпичи в одну часть стенки, одновременно теряет старые из других участков. В ее прочной обороне возникают временные бреши.
«Антибиотик работает как лом. Он помогает этим кирпичам выпадать из стенки. Внешняя мембрана при этом не распадается целиком; вместо этого в ней образуются локальные дефекты — сквозные участки, через которые антибиотик добирается до внутренней мембраны и там наносит смертельный удар», — объяснил Эдвардс.
Однако у этой истории есть и вторая, еще более важная глава. Ученые наконец поняли, почему полимиксин B иногда не срабатывает. Оказалось, весь описанный механизм работает только против активных, растущих бактерий.
Микроорганизмы — хитрые противники. Когда условия становятся неблагоприятными, например, исчезают питательные вещества, они могут впадать в состояние покоя, своего рода спячку. В этом состоянии их метаболизм замедляется, они не растут и не размножаются, но и не умирают, а просто ждут.
Эдвардс и его коллеги выяснили, что спящие бактерии перестают производить свою броню. А раз строительство остановилось, то и полимиксин B не может ничего поделать. Ему не на что воздействовать. Бактерия в спячке становится невидимой для лекарства.
Но и против этой уловки ученые нашли прием. Специалисты попробовали «разбудить» спящие E. coli, добавив в среду сахар — простой источник питания. Эксперимент увенчался успехом. Бактерии вышли из спячки и в течение 15 минут возобновили производство липополисахаридов. В тот же момент полимиксин B снова стал эффективным и уничтожил их.
По мнению авторов научной работы, теоретически можно попытаться пробуждать спящие бактерии в организме пациента с помощью определенных сахаров, чтобы затем убить их полимиксином. Но в этом есть риск. Пробуждение спящих патогенов с помощью сахаров может привести к их быстрому размножению и резкому обострению болезни.
Более перспективный путь — использовать полученные знания для разработки комбинированной терапии. Можно создать препараты, которые будут одновременно атаковать бактерию по нескольким направлениям. Одни лекарства будут обходить состояние спячки, не пробуждая микроорганизмы, а другие — наносить точный удар через механизм, который теперь ученым полностью ясен. Такой подход, вероятно, поможет справиться даже с самыми устойчивыми патогенами.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые из МФТИ разработали и предложили новую систему единиц для электродинамики, способную примирить два главенствующих, но исторически несовместимых подхода. Эта компромиссная система, названная авторами физико-технической (ФТ), сохраняет практическое удобство Международной системы единиц (СИ), используемой инженерами по всему миру, и в то же время отражает теоретическую стройность и симметрию гауссовой системы (СГС), предпочитаемой физиками-теоретиками.
Ученые из коллаборации LIGO, VIRGO и KAGRA впервые зафиксировали гравитационно-волновые события, указывающие на существование черных дыр второго поколения — «потомков» предыдущих слияний. Открытие позволит понять, как именно во Вселенной рождаются сверхмассивные черные дыры.
Эксперимент, устроенный в морском аквариуме в Лос-Анджелесе, продемонстрировал, что акулы и скаты, принадлежащие к пластиножаберным рыбам, могут обладать более высоким уровнем интеллекта. Значит, им необходима обогащенная среда обитания при содержании в неволе.
Ученые из МФТИ разработали и предложили новую систему единиц для электродинамики, способную примирить два главенствующих, но исторически несовместимых подхода. Эта компромиссная система, названная авторами физико-технической (ФТ), сохраняет практическое удобство Международной системы единиц (СИ), используемой инженерами по всему миру, и в то же время отражает теоретическую стройность и симметрию гауссовой системы (СГС), предпочитаемой физиками-теоретиками.
Исследователи объяснили, как цивилизация майя добивалась высокой точности в предсказании солнечных затмений на протяжении столетий. Для коррекции накапливающихся астрономических неточностей они использовали сложную систему пересекающихся календарных таблиц.
В последние годы содержание кошек дома без возможности свободного выгула все чаще преподносят как идеальную модель, которая ограждает дикую фауну от нападений и обеспечивает благополучие самих питомцев. Подобные утверждения в разных частях мира звучат от некоторых защитников природы и представителей властей. Однако группа ветеринаров из Австралии и Дании недавно раскритиковала такой подход. Ученые не спорят с тем, что кошки влияют на уязвимые экосистемы и что ограничение их свободы — действенная мера по смягчению этого эффекта. Тем не менее исследователи настаивают, что жизнь в изоляции для питомцев совсем не благо. Заявляющие обратное как минимум ошибаются, а в худшем случае намеренно вводят общественность в заблуждение.
Проанализировав данные наблюдений, полученных с помощью наземных обсерваторий за последние два десятилетия, астрономы обнаружили потенциально обитаемый мир — суперземлю Gliese 251 c (GJ 251 с). Планета обращается вокруг красного карлика на расстоянии около 18 световых лет от Земли и считается одним из самых перспективных кандидатов для поисков жизни.
В современном доме, насыщенном разнообразной техникой, удлинители стали незаменимым атрибутом, позволяющим обеспечить электропитанием все необходимые устройства. Однако мало кто задумывается, что привычное использование этого аксессуара может нести серьезную угрозу безопасности. По статистике, значительная часть бытовых пожаров происходит из-за неправильной эксплуатации электропроводки и вспомогательных устройств. Какие приборы категорически нельзя подключать через удлинители и почему это может привести к трагическим последствиям, рассказывает профессор кафедры наноэлектроники РТУ МИРЭА, доктор физико-математических наук Алексей Юрасов.
Согласно новой гипотезе, сознание возникает не только из-за активности нейронов, но и благодаря физическим процессам — электромагнитным полям от движения жидкости в мозге. Эта модель, как и ее предшественники, пока носит теоретический характер, но предлагает нестандартный взгляд на проблему синхронизации работы разных отделов мозга.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии