Олег Кузбит, управляющий редактор отдела веб-информации

Значимое и потенциально далеко идущее открытие в фундаментальной науке: российскими учеными найдены пути совершенствования основанной на антибиотиках терапии. И не только терапии, как утверждали еще в прошлом году исследователи из Института микробиологии им. С.Н. Виноградского РАН: результаты работы могут также помочь отечественной и мировой промышленности бороться с коррозией труб и иного оборудования.

Команда из Института микробиологии им. С.Н. Виноградского РАН знает теперь достаточно много о том, чего следует избегать в ходе нашего «общения» с патогенными бактериями.

В сфере медицины ученые заявляют, что при излишне малой дозировке антибиотики – препараты, широко используемые в мире для лечения вызванных бактериями инфекций, – могут спровоцировать образование вокруг патогенных микроорганизмов стойкой к лекарствам биопленки. И тогда вместо того, чтобы служить подавителем роста бактерий, эти в обычных условиях целебные вещества становятся нашими врагами, а лечение болезни, таким манером загоняемой в хроническую стадию, многократно усложняется.

Кроме того, исследование открывает дорогу для разработки правильных методов борьбы с разрушительными микроорганизмами в целом ряде отраслей промышленности.

Исследователи

Основанный как самостоятельное научное учреждение в 1934 году Институт микробиологии им. С.Н. Виноградского вырос до одного из ведущих филиалов Российской академии наук. Основные направления научной деятельности – генетика и экология микроорганизмов и вирусов.

В десяти лабораториях института его 139 научных сотрудников разрабатывают отраслевые биотехнологические решения как для медицины, так и для промышленности, в частности, для российской «нефтянки».

Проблема

Образование биопленки – типичная реакция микробов на стрессовую ситуацию. Когда возникает не благоприятная для них обстановка, они слипаются и затем выделяют полисахариды, которые и формируют то, что биотехнологи называют «внеклеточным матриксом» – веществом, связывающим все микробные клетки в единую пленку.

На стадии слипания процесс остановить нетрудно, говорят ученые, но вот после того, как начал образовываться внеклеточный матрикс, «открутить» ситуацию назад почти невозможно.

Ученые Института микробиологии обнаружили, что применение воздействующих на синтез белка антибиотиков в недостаточных количествах, судя по всему, вызывает эффект, микроорганизмами воспринимаемый как стрессовый фактор. А это заставляет микробов обороняться, что они и делают, образуя пленку и тем самым резко снижая эффективность последующего медикаментозного лечения.

Как добирались до сути

В своей работе московские микробиологи изучали особенности и степени воздействия антибиотиков на биопленку на различных этапах ее формирования. Для этого, как сообщалось, были использованы непатогенные бактерии типа Dietzia sp. и Kocuria sp., извлеченные из нефтяного месторождения.

В «бой» с микробиологическим «врагом» были брошены антибиотики различного действия. Один из препаратов, азитромицин, угнетает синтез белка и замедляет рост и размножение бактерий, а в достаточно больших количествах способен вызвать и бактерицидный эффект. Рифампицин подавляет синтез РНК бактерий, а оксициллин способен остановить синтез клеточной стенки микроорганизмов.

За ростом бактерий наблюдали при различных концентрациях антибиотиков; последние добавлялись в бактериальную культуру на разных стадиях ее роста. Ученые обнаружили следующее: при внедрении в культуру в слишком малых дозах, недостаточных для замедления роста бактерий, два из трех видов антибиотиков – а именно азитромицин и рифампицин – действовали прямо противоположно тому, чего от них ожидали, и вместо угнетения процесса формирования внеклеточного матрикса и биопленки, наоборот, ускоряли этот процесс. С оксициллином подобного не наблюдалось.

Биопленка, образовавшаяся из спровоцированного лекарственными препаратами внеклеточного бактериального матрикса, впоследствии показала себя «в сотни раз менее чувствительной» к воздействию антибиотиков, чем свободные клетки вокруг.

В помощь пациентам и для спасения оборудования

Новые знания, которыми поделилась исследовательская группа Института микробиологии, – это сигнал врачам о том, насколько опасна неточность в дозировке прописываемых лекарств. А еще это предостережение нынешним и будущим пациентам: не следует самовольно прерывать терапию, в основе которой антибиотики.

Строгое соблюдение предписаний не позволит уцелевшим после «легких невзгод» микробам укрыться от всех лекарств своим пленочным щитом. Но если дать патогенным микроорганизмам ощетиниться «защитными сооружениями», они смогут необычайно долго противостоять лечению и будут не только угнетать организм, но и разрушать катетеры, искусственные клапаны и прочие медицинские приспособления, инвазивно применяемые для лечения больного. И выгнать незваных «гостей» будет очень непросто.

Вредоносность биопленок усложняет жизнь не только медикам и их пациентам. Это еще и враг объектов промышленности, вызывающий коррозию труб и иного оборудования. Таким образом, при условии продолжения и углубления исследований нынешнее открытие специалистов Института микробиологии им. С.Н. Виноградского РАН может иметь серьезные, обширные последствия и привести в дальнейшем к разработке кардинальных решений этих и других медицинских и индустриальных проблем.