• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
30.09.2025, 07:49
Игорь Байдов
1,2 тыс

Ученые зафиксировали, как антибиотик пробивает «броню» бактерии

❋ 4.2

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.

бактерия
На верхнем изображении показана бактерия E.coli, которую не подвергали воздействию антибиотика. На нижнем — бактерия после 90 минут воздействия антибиотика полимиксина B / © Carolina Borrelli, Edward Douglas et al., Nature Microbiology

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).

E. coli
Изображения E. coli, подвергнутой воздействию полимиксина B. Показаны изменения во внешней мембраны бактерии. Слева направо: без обработки; бактерия после 15 минут воздействия антибиотика; после 30 минут; после 60 минут; после 90 минут / © Carolina Borrelli, Edward Douglas et al., Nature Microbiology

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. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Автор публикует материалы по астрономии, археологии и палеонтологии. В текстах освещает современные открытия, теории и ключевые находки, представляя актуальные данные в научно-популярном формате.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
26 марта, 10:59
НИУ ВШЭ

Ученые Центра исследований интеллекта и когнитивного благополучия НИУ ВШЭ провели первый систематический анализ научных работ, посвященных особенностям восприятия эмоций по движениям при аутизме. Анализ показал, что различия между аутичными и неаутичными людьми во многом зависят от того, как именно устроен эксперимент и какие задачи предлагаются участникам.

24 марта, 16:05
Дарья Губина

В разрыве протопланетного диска звезды WISPIT 2 ученые разглядели зарождающуюся планету. Это уже второй гигант в этом формирующемся «семействе», что делает его крайне похожим на молодую Солнечную систему.

26 марта, 14:56
Илья Гриднев

Новое исследование о последней экспедиции к затонувшей атомной субмарине подтвердило локальную утечку радиации после 30 лет регулярного мониторинга. В 2019 году роботизированный аппарат опустился на дно и напрямую зафиксировал выбросы опасных изотопов из разрушенного реактора. Радиоактивные элементы неизбежно продолжили попадать во внешнюю среду, хотя их малое количество моментально разбавлялось.

24 марта, 16:05
Дарья Губина

В разрыве протопланетного диска звезды WISPIT 2 ученые разглядели зарождающуюся планету. Это уже второй гигант в этом формирующемся «семействе», что делает его крайне похожим на молодую Солнечную систему.

21 марта, 19:13
Игорь Байдов

Арахнологи описали новый вид пауков, который копирует облик мертвой особи, пораженной паразитическим грибом, чтобы хищники меньше обращали на него внимание. В природе такой гриб заражает хозяина и воздействует на его нервную систему, после чего заставляет подниматься на возвышенность, откуда легче распространять споры. Открытие расширит представления ученых о мимикрии у животных.

23 марта, 15:59
Татьяна Зайцева

Итальянские исследователи доказали, что за столетие до знаменитого извержения Везувия, во время осады Помпеев армией римского полководца Луция Корнелия Суллы в I веке до нашей эры, город обстреливали из полибола — скорострельного оружия эпохи Античности.

19 марта, 10:58
Игорь Байдов

В парках некоторых стран все чаще можно заметить странную картину: синицы и воробьи вместо пуха и веточек приносят в клювах сигаретные окурки. Орнитологи из Польши решили выяснить, зачем птицы выстилают гнезда мусором, пропитанным никотином. Оказалось, пернатые нашли способ использовать вредную человеческую привычку для защиты своего потомства. Но, как это часто бывает в природе, у медали есть обратная сторона.

19 марта, 12:41
Игорь Байдов

Марсоход «Персеверанс» обнаружил в камнях на кромке кратера Езеро спектральные признаки минерала корунда, из которого на Земле образуются рубины и сапфиры. Такие спектры на Красной планете зарегистрировали впервые. Теперь ученые пытаются понять, при каких процессах он мог там сформироваться, ведь условия на Марсе заметно отличаются от тех, в которых корунд обычно образуется на Земле.

18 марта, 10:35
Илья Гриднев

За 10 лет лежания в почве сигаретные фильтры не растворились, а лишь замаскировались под грязь. Их пластиковые волокна распались на микрочастицы, намертво склеились с минералами и превратились во вторичный микропластик. Более того, на пятом году гниения мусор начал отравлять землю с новой силой.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Закрыть
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно