Alexander Vitkovski (alev_biz) wrote,
Alexander Vitkovski
alev_biz

Categories:

Резистентных бактерий победили старыми антибиотиками с помощью света

Биологи из Колорадского университета в Боулдере научились повышать эффективность антибиотиков за счет наночастиц, ослабляющих бактериальные клетки.

Резистентных бактерий победили старыми антибиотиками с помощью света

Наночастицы, активируемые с помощью света, инициировали в клетках синтез активных форм кислорода и запускали ответную реакцию клеточной защиты. После такой обработки резистентные к антибиотикам бактерии начинали реагировать на них гораздо сильнее, причем в некоторых случаях эффект действия лекарств повышался в тысячу раз.



Антибиотики — эффективное средство борьбы с бактериальными возбудителями заболеваний, однако бактерии эволюционируют с огромной скоростью, адаптируясь к самым разным веществам, и ученым приходиться изобретать все новые и новые лекарства или даже классы лекарств. Постоянно возникают, в том числе, штаммы бактерий, резистентных к широкому спектру веществ (MDR, multiple drug resistant), представляющие собой особенную опасность для хозяйских организмов.

Известно, что АФК (активные формы кислорода) играют роль в процессе взаимодействия бактерий и антибиотиков, однако до сих пор детали этой роли были не вполне ясны. АФК присутствуют в клетке всегда, однако при избыточной их концентрации включается антиоксидантные механизмы клеточной защиты, поскольку АФК могут влиять на структуру ДНК, а также на нарушать работу металлсодержащих ферментов. Известно, что при делеции генов, ответственных за подавление синтеза пероксидов и супероксидов, восприимчивость к антибиотикам у бактерий повышается. Исследователи решили подробнее изучить это явление, искусственным образом повышая концентрацию АФК в бактериальных клетках.

В рамках данного проекта ученые работали с резистентными штаммами трех видов бактерий - Escherichia coli, Salmonella enterica и Klebsiella pneumoniae. В клетки вводили наночастицы, сделанные из теллурида кадмия — полупроводникового материала, которые можно было контролировать, активируя в нужный момент с помощью света с определенной длиной волны и генерируя при этом строго заданный потенциал. В результате наночастицы испускали электроны, которые, в свою очередь, создавали в клетке из кислорода необходимые АФК — супероксиды (радикалы *O2). Супероксиды обладают сравнительно длительным временем жизни и значительным потенциалом действия. Разрушая сульфидные мостики в металлсодержащих белках, супероксиды способны создавать поток ионов железа в клетке. Ионы железа локализуются в ДНК, белках и липидах и инициируют реакцию Фентона.

Это оказалось эффективным способом ослабления бактериальных клеток перед обработкой антибиотиками. В 75 процентах разных протестированных комбинаций «АФК+антибиотик» ослабленные действием АФК бактерии значительно сильнее реагировали даже на «старые и знакомые» антибиотики, причем как на бактерицидные вещества (цефтриаксон, ципрофлоксацин и стрептомицин), так и на бактериостатины (клиндамицин и хлорамфеникол). При определенных концентрациях эффективность лекарства при этом повышалась до 1000 раз.

Помимо культур клеток, методика была также протестирована на живых организмах - нематодах Caenorhabditis elegans. Выяснилось, что комбинированная терапия позволяет выжить примерно на 20 процентов большему количеству нематод, кишечная микрофлора которых поражена MDR бактериями, по сравнению с нематодами, получившими только антибиотик.

Ученые рассчитали глубину кожи человека, с которой можно работать, пользуясь данной методикой, и определили ее как 1-2 сантиметра. Именно на такую глубину свет от зеленых светодиодов, необходимый для активации наночастиц, будет проникать с достаточной эффективностью. Таким образом, полагают они, на данный момент подобная методика может быть применена для лечения кожных инфекций и ожогов. Ученые особенно подчеркивают важность подобных разработок для борьбы с внутриклеточными паразитами, такими, как различные виды Salmonella, поскольку наночастицы достаточно малы и подвижны, чтобы проникать сначала внутрь хозяйских, а затем внутрь бактериальных клеток.

Исследование опубликовано в Science Advances.

А посмотреть на 3D-структуру машин, с помощью которых бактерии обороняются от антибиотиков, можно здесь.

Автор: Анна Казнадзей





Ссылка на источник

Tags: антибиотики, бактерии, биология, инфекции, исследования, лекарства, медицина
Subscribe

Posts from This Journal “антибиотики” Tag

Buy for 30 tokens
Вы помните сколько стоил бензин 10 лет тому назад? Вспоминайте. Нам так часто по телевизору рассказывают, что бензин дорожает, что мы уже сами в это поверили. Так вот, можете не гуглить – Я всё уже всё уже нашел для вас: за десять лет цена на бензин поднялась в два с лишним раза.…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments