Арнайы микроскоптың көмегімен ғалымдар алғаш рет антибиотиктің ішек таяқшасымен қалай әрекеттесетінін бақылауға мүмкіндік алды. Жоғары дәлдіктегі суреттер препараттың бактерияның қорғаныс құрылымдарын қалай бұзатынын көрсетті. Бұл жаңалық баяу метаболизмі бар, стандартты емге төзімді бактерия түрлерімен күресудің жаңа әдістерін жасауға негіз бола алады.

Қару-жарақ жарысы: антибиотиктер мен бактериялар

Қазіргі бактерияларға қарсы күрес шексіз қару-жарақ жарысын еске салады: ғалымдар жаңа антибиотиктер ойлап табады, ал микробтар – қорғаныстың жаңа тәсілдерін дамытады. Әсіресе, пневмония, менингит, іш сүзегі және басқа да қауіпті аурулардың қоздырғыштары саналатын грамтеріс бактериялармен күресу өте қиын.

Бұл бактериялардың басты күші – жасуша қабырғасының ерекше құрылысы. Негізгі цитоплазмалық мембранадан бөлек, оларды макромолекулалардан тұратын өте берік екінші сыртқы мембрана қоршайды. Бұл тығыз құрылым көптеген дәрілер үшін дерлік өтпейтін тосқауыл жасап, грамтеріс бактерияларды аса төзімді етеді.

Полимиксиндер: соңғы қорғаныс шебі

Кәдімгі антибиотиктер әсер етпегенде, дәрігерлер полимиксиндер тобының препараттарын қолдануға мәжбүр болады – оларды соңғы амал ретінде пайдаланады. Ұзақ уақыт бойы полимиксиндердің бактериялардың сыртқы мембранасын бұзатыны белгілі болғанымен, бұл үдерістің нақты қалай жүретіні түсініксіз еді. Зерттеушілер бұл «өлтіру механизмі» қалай жұмыс істейтінін және неге кейде күшті препараттар да тиімсіз болатынын толық түсінбеген.

Жаңа зерттеу: антибиотик бактерия қорғанысын қалай бұзады

Империялық колледж Лондон биологы Эндрю Эдвардс бастаған британдық ғалымдар тобы бұл сұрақты тереңірек зерттеуді қолға алды. Nature Microbiology журналында жарияланған еңбектерінде олар биохимиялық әдістер мен бірнеше нанометрлік нысандарды ажырата алатын сканерлеуші атом-күштік микроскопты біріктіріп қолданды. Осы құралдың көмегімен зерттеушілер полимиксин B-мен өңделген Escherichia coli ішек таяқшасын бақылады.

Жасуша бетінің бастапқыда тегіс болғаны байқалса, кейіннен онда ерекше ісіктер мен томпақтар пайда болып, олар көп ұзамай сыртқа жарылып шықты – бұл көпіршіктерге ұқсайды. Бірнеше минуттан соң бактерия қорғаныс липополисахаридтерін тез жоғалта бастады, ал ғалымдар оларды қоректік ерітіндіден тапты.

E. coli суреттері, полимиксин B әсеріне ұшыраған. Бактерияның сыртқы мембранасындағы өзгерістер көрсетілген. Солдан оңға: өңделмеген; антибиотик әсерінен кейін 15 минут; 30 минут; 60 минут; 90 минут / © Carolina Borrelli, Edward Douglas et al., Nature Microbiology

Антибиотик жасуша қабырғасын бірден бұзбайды, керісінше «сапер» секілді әрекет етеді. Оның болуы бактерияны шатастырып, ол қорғанысын күшейтуге тырысады – жанталаса жаңа «кірпіштер» липополисахаридтер қосады. Осы дүрбелеңде бактерия үдерісті бақылаудан шығарып алады: қабырғаның бір бөлігін күшейтіп жатқанда, екінші жағынан ескі элементтер түсіп қалып, уақытша саңылаулар пайда болады.

«Антибиотик сындырық сияқты жұмыс істейді: ол осы кірпіштердің қабырғадан түсуіне көмектеседі. Сыртқы мембрана толық бұзылмайды, бірақ онда жергілікті ақаулар – тесікшелер пайда болады, сол арқылы антибиотик ішкі мембранаға өтіп, өлімге әкелетін соққы жасайды», – деп түсіндіреді Эдвардс.

Неге антибиотик кейде әсер етпейді

Алайда бұл оқиғаның тағы бір маңызды жағы бар. Ғалымдар полимиксин B кейде неге тиімсіз болатынын анықтады. Бұл механизм тек белсенді, өсіп жатқан бактерияларға ғана әсер етеді екен.

Қолайсыз жағдайларда, мысалы, қоректік заттар таусылғанда, микроағзалар «ұйқы» күйіне – өзіндік тыныштыққа көшеді. Бұл кезде олардың метаболизмі баяулайды, олар өспейді, көбеймейді, бірақ өліп те қалмайды – жай ғана күтеді. Эдвардс пен әріптестері ұйқыдағы бактериялар «сауытын» шығаруды тоқтататынын, сондықтан полимиксин B оларға әсер ете алмайтынын анықтады – өйткені әсер ететін нысан болмайды.

Бактерияларды «ояту» және оларды жеңу жолы

Бұл қорғанысты айналып өту үшін ғалымдар ұйқыдағы E. coli-ді «оятуға» тырысты – ортаға қарапайым қорек көзі ретінде қант қосты. Эксперимент сәтті өтті: бактериялар ұйқыдан шығып, липополисахаридтер өндіруді қайта бастады, ал полимиксин B қайтадан тиімді болып, оларды жойды.

Зерттеу авторларының пікірінше, теориялық тұрғыда пациент ағзасындағы ұйқыдағы бактерияларды белгілі бір қанттар арқылы оятып, кейін антибиотикпен жоюға болады. Бірақ мұндай тәсілдің қаупі бар: патогендерді ояту олардың тез көбеюіне және аурудың асқынуына әкелуі мүмкін.

Ғалымдар болашағы зор бағыт ретінде біріктірілген терапияны көреді: бір препараттар ұйқы күйін айналып өтіп, микроағзаларды оятпайды, ал басқалары енді белгілі механизмге дәл соққы жасайды. Мұндай тәсіл ең төзімді патогендермен де күресуге көмектесуі мүмкін.