В тихом окуне: как рыбы помогут победить супербактерии
Использование веществ, вырабатываемых организмом морского окуня, может позволить вернуть в клиническую практику антибиотики, к которым бактерии уже сформировали устойчивость, выяснили российские ученые. На основе полученных данных вероятна разработка инновационных препаратов, эффективных против эволюционировавших патогенов. Использование особых белков-пептидов может лечь в основу новой стратегии борьбы с супербактериями, хотя не исключено, что через некоторое время и с ними микробы научатся справляться, считают эксперты.
Плавали, знаем
Устойчивые к антибиотикам инфекции ежегодно вызывают более 700 тыс. смертей во всем мире. По прогнозам ВОЗ, к середине XXI века этот показатель превысит уровень смертности от рака и будет уносить более 10 млн жизней в год. Поэтому ученые во всем мире ищут способ справиться с этой проблемой.
Один из потенциальных источников новых антибиотиков — так называемые антимикробные пептиды. Это вещества, которые вырабатывают живые организмы для борьбы с инфекциями и опухолями. Уже открыто более 3 тыс. антимикробных пептидов природного происхождения. В Ставропольском государственном медицинском университете исследовали активность пептида Epi-1, который продуцируется клетками оранжево-пятнистого морского окуня. Также в исследования включили hBD-3, вырабатываемый эпителиальными клетками человека.
Если антибиотики направлены на одну конкретную бактерию, то пептиды действуют на мембраны и внутриклеточные мишени патогена, тем самым обеспечивая высокую активность против устойчивых к препаратам микроорганизмов, рассказали разработчики. В эксперименте была исследована сила действия данных пептидов против золотистых стафилококков и ряда штаммов синегнойной палочки, клебсиеллы и ацинетобактера.
— Важно было понять, эффективны ли антимикробные пептиды против таких супербактерий, — рассказал руководитель исследования, сотрудник Ставропольского государственного медицинского университета Альберт Болатчиев. — Чтобы проверить, как работают пептиды hBD-3 и Epi-1, был использован так называемый метод шахматной доски, когда углубления в планшете заполняют раствором с бактериями и добавляют в них разные дозы антимикробных веществ.
Оказалось, что пептиды очень эффективны и прекрасно работают «в пробирке». В ходе эксперимента ученые также определили минимальные подавляющие концентрации против ряда устойчивых к антибиотикам бактерий.
Пептидный удар
На втором этапе надо было проверить, эффективны ли трестируемые пептиды в живом организме. Для этого исследователи заразили лабораторных мышей летальной дозой бактерий и ввели им пептиды в разных комбинациях, в том числе вместе с антибиотиком из группы карбапенемов — популярным для борьбы с бактериями препаратом.
— Сам по себе, «соло», антибиотик не смог бы вылечить животных, так как мышей заражали штаммами бактерий, устойчивых к этому препарату, — пояснил Альберт Болатчиев. — Перед нами стояла задача оценить, как работает комбинация «пептид человека+антибиотик» в сравнении с hBD-3 в монотерапии (когда применяют только одно лекарство. — «Известия»), антибиотиком в монотерапии и комбинацией двух пептидов — из окуней и человека.
Спустя пять суток после заражения в контрольной группе погибли все животные, то же самое произошло с мышами, которые получали только антибиотик. Зато 63% грызунов, получивших однократную инъекцию hBD-3, выжили. Чуть больше мышей избежали смерти благодаря одновременному введению изучаемых веществ из организма человека и рыб, а также при использовании сочетания пептида и антибиотика.
На основании результатов экспериментов ученые сделали вывод, что применение антимикробных пептидов может сделать бактерии вновь чувствительными к классическим антибиотикам. Итоги этого исследования, проведенного при поддержке президентской программы Российского научного фонда, опубликованы в журнале Antibiotics.
Сопротивление полезно
Ученые отмечают, что нужны дополнительные исследования по определению доз и комбинаций пептидов с антибиотиками, чтобы применять эти вещества для преодоления антибиотикорезистентности. Эксперты подчеркнули важность проведения таких работ, но и рассказали «Известиям» о недостатках применения пептидов.
Ведущий научный сотрудник Научного центра мирового уровня (НЦМУ) «Цифровой биодизайн и персонализированное здравоохранение» Сеченовского университета Анастасия Шпичка считает, что у антимикробных пептидов есть ряд явных преимуществ перед обычными антибиотиками.
— К ним относится более медленное возникновение резистентности, антибиопленочная активность широкого спектра и способность модулировать иммунный ответ, — пояснила эксперт. — Восприимчивость бактерий к антимикробным пептидам может также стать дополнительным инструментом в расширении знаний об эволюции устойчивости к противомикробным препаратам.
По мнению Анастасии Шпички, применение совместно отдельных пептидов, воздействующих или на бактериальную клеточную мембрану, или на внутриклеточную мишень, или нескольких пептидов, синергетически действующих на одну мишень, может лечь в основу новых подходов в борьбе с повышением антибиотикоустойчивости.
— Что касается совместного применения недостаточно эффективных в виде монотерапии природных антимикробных пептидов в комбинации с антибиотиками, это интересно в плане научных исследований, — считает заместитель директора по научной работе НИИ антимикробной химиотерапии Смоленской государственной медицинской академии Андрей Дехнич. — Но в реальности пока вряд ли фармкомпании будут вкладывать средства в развитие препарата, который обладает некоторым синергизмом с традиционными антибиотиками. Кроме того, после распространения практики применения природных антимикробных пептидов для лечения бактериальных инфекций патогены смогут обрести устойчивость и к ним.
Несмотря на огромное число известных антимикробных пептидов, все они пока находятся на доклинической стадии, отметил эксперт.
