Сотрудник НИИ физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского МГУ сформулировал концепцию двухуровневой защиты бактерий от ксенобиотиков (в том числе антибиотиков), неспецифической частью которой являются комбинации помп множественной лекарственной устойчивости (МЛУ). Эти белковые комплексы буквально выбрасывают потенциально опасное для микроорганизма вещество из его клетки, однако работая совместно, способны давать более масштабные эффекты. Подавление их работы может стать ключевым фактором в борьбе с резистентностью патогенов. Результаты работы основаны на предыдущих исследованиях биологов МГУ с митохондриально-направленным антиоксидантом и антибиотиком SkQ1.
Бесконтрольное и зачастую излишнее использование антибиотиков привело к развитию устойчивости к ним патогенных микроорганизмов. В результате препараты оказываются неэффективны, но и дорогостоящая долгая разработка новых антибиотиков не помогает: созданные лекарства рано или поздно тоже постигнет такая участь.
«Понимание фундаментальных основ, обусловливающих резистентность микроорганизмов, необходимо для разработки способов борьбы с ней, а также лекарств следующего поколения. Сейчас направление, занимающееся поиском антибиотиков, зашло в тупик: за последние 15 лет был разработан всего один новый класс таких соединений. С учетом быстрой эволюции патогенов, в которой человек играет не последнюю роль, мы можем быть отброшены в до-антибиотическую эпоху», — рассказывает автор работы Павел Назаров, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории биологически свободного окисления НИИ физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского МГУ.
Коллектив лаборатории занимается изучением разработанного академиком РАН Владимиром Петровичем Скулачевым соединения SkQ1. Это липофильный (имеющий сродство к липидам, в том числе к клеточным мембранам) катион трифенилфосфония, соединенный через углеводородный фрагмент с антиоксидантом пластохиноном. Вещество способно проникать внутрь клеток и снижать окислительный стресс в их энергетических станциях — митохондриях, — и тем самым замедлять процессы старения, способствовать регенерации тканей при диабете и помогать при борьбе с аутоиммунным артритом, не позволяя развиваться избыточной воспалительной реакции.
Недавние исследования также продемонстрировали, что SkQ1 проявляет сильные антибиотические свойства. Авторы объясняют это тем, что так называемые помпы МЛУ, способные выбрасывать из клетки бактерии убивающие или подавляющие ее лекарства, сильно связаны с энергетической системой клетки. Клеткам необходим мембранный потенциал, обеспечивающий синтез АТФ, а SkQ1 снижает его у бактерии, в том числе блокируя работу систем защиты от препаратов. Изучаемое вещество показало эффективность против грамположительных бактерий, и лишь некоторые грамотрицательные бактерии оказались способны противостоять ему. Устоявшаяся парадигма, что все дело в сложности устройства клеточной стенки, присущей грамотрицательным бактериям, оказалась неверной: штаммы грамотрицательных микроорганизмов, у которых МЛУ не работали, оказались чувствительны к препарату.
«Эти белковые комплексы защищают клетку от опасных веществ — будь то лекарство или токсин от соседа-конкурента, — причем даже если никаких иных генов устойчивости нет. Они действуют как единая базовая система, а другие механизмы резистентности (модификация мишени лекарственного средства, его инактивация и прочие) являются вторичными, специфическими. Сочетание обеих систем определяет существование феномена сверхрезистентных бактерий, с которыми бороться очень сложно, и может показаться, что даже невозможно. Это сложная задача, и для этого недостаточно обойти вторичные системы защиты, важно уделить особое внимание и первичной, неспецифической защите, реализованной посредством комплекса МЛУ», — подводит итог Павел Назаров.
Статья опубликована в журнале Antibiotics
Источник: msu.ru
Источник: sci-dig.ru
