Малки, звездовидни молекули са ефективни в убиването на бактерии, които вече не могат да бъдат унищожени чрез съвременни антибиотици, разкрива ново изследване.
Изследването, публикувано на 13.09.2016 в Nature Microbiology, разглежда нов метод за лечение срещу устойчивите на антибиотици бактерии (познати още като супермикроби). Звездовидно оформените структури са къси вериги от протеини, наречени „пептидни полимери” и са създадени от екип на Мелбърнското инженерно училище (Melbourne School of Engineering – структура към Мелбърнския университет, в която се получава образование, както в техническите университети в България).
Екипът включва професор Грег Цяо (Greg Qiao) и докторантката Шу Лам (Shu Lam) от катедрата по химично и биомолекулярно инженерство, както и доцента Нийл О’Брайън-Симпсън (Neil O'Brien-Simpson), и професор Ерик Рейнолдс (Eric Reynolds) от факултета по медицина, дентална медицина и здравни науки и институт „Био21” (Bio21 Institute). Професор Цяо казва, че понастоящем единственото лечение за инфекции, причинени от бактерии, са антибиотиците.
Обаче с времето бактериите мутират, за да се защитят срещу антибиотиците, което прави лечението неефективно. Тези мутирали бактерии са познати като „супермикроби”. Това са видове бактерии, които са резистетни срещу няколко вида антибиотици. Всяка година тези устойчиви срещу лекарства бактерии заразяват повече от 2 милиона човека по цял свят и убиват поне 23 000 според Центровете за контрол и предотвратяване на заболяванията на САЩ (U.S. Centers for Disease Control and Prevention). Устойчиви на лекарства форми на туберкулоза, гонорея и стафилококови инфекции са част от опасностите, пред които се изправяме.
Антибиотиците са сред най-често изписваните лекарства за хората. Дават се също и на животните, за да ги предпазят от заболявания и по този начин – косвено да подпомогнат растежа. Антибиотиците са ефективни срещу бактериални инфекции като стрептококова инфекция на гърлото и някои видове пневмония, заболявания с диария и ушни инфекции, но тези лекарства не работят изобщо срещу вируси, например причиняващите настинка или грип.
За нещастие много антибиотици предписвани на хора и животни не са необходими. Твърде широкото или неправилно използване на антибиотици води до създаването на бактерии, устойчиви на лекарства.
Ето как може да става това. Когато се използват правилно, антибиотиците помагат за унищожаването на бактериите, причиняващи заболяването. При приемане на антибиотик за вирусна инфекция като грипа, лекарството няма да повлияе на вирусите. Вместо това ще унищожи широк набор от бактерии в тялото, включително някои от „добрите”, които помагат за храносмилането, за борбата с инфекции и здравето като цяло. Бактериите, които са достатъчно издръжливи да преживеят лекарството ще имат шанс да растат и да се размножават бързо. Тези устойчиви на лекарството видове може да се разпостранят сред други хора.
Acinetobacter baumannii Снимка: MIPHIDIC
С времето, ако повече хора взимат антибиотици, когато не е необходимо, устойчивите на лекарства продължават да процъфтяват и да се размножават. Те даже може да разпостраняват своите гени за устойчивост на лекарства с други бактерии. Лекарствата може да станат по-малко ефективни или изобщо да не работят срещу някои от тях.
„Изчислено е, че появата на супермикроби ще причини до десет милиона смъртни случая до 2050, а от друга страна през последните 30 години са създадени един или два нови антибиотика” – казва професор Цяо.
Професор Цяо и неговият екип са работили с пептидни полимери през последните няколко години. Наскоро екипът създаде звездовидно оформен пептиден полимер, който е изключително ефективен в убиването на грам отрицателни бактерии Acinetobacter baumannii и същевременно е нетоксичен към човека. Грам отрицателни бактерии са обширен клас, известни с това, че са склонни към антибиотична резистентност. Наречени са така заради специфична процедура за оцветяване, създадена от Ханс Кристиян Грам. След оцветяване с боя кристал виолет, те не могат да задържат боята. След измиване им се добавя контрастна боя (обикновено сафранин) и изглеждат червени или розови.
Грам положителните и грам отрицателни се различават поради структурата на техния клетъчен граничен комплекс (клетъчен граничен комплекс представлява клетъчната мембрана и клетъчната стена плюс външна мембрана ако има такава). При грам отрицателните бактерии структурата на граничния комплекс съдържа допълнителна външна мембрана, съставена от фосфолипиди (клас липиди, които са важен компонент на всички клетъчни мембрани и могат да формират двойни липидни слоеве) и липополизахариди (големи органични молекули, съставени от липид и полизахарид), които са обърнати към външната среда. По своята природа липополизахаридите са със силен отрицателен заряд, който придават и на клетъчната стена на грам отрицателните бактерии. Химичната структура на външната мембрана на липополизахаридите е често уникална за специфичните бактериални видове и е отговорна за много от антигенните (предизвикващи имунен отговор на организма) свойства на тези видове. Много видове грам отрицателни бактерии са патогенни (болестотворни). Тази патогенност често е свързана с липополизахардния слой на грам отрицателната клетъчна обвивка.
Acinetobacter baumannii е устойчив на множество лекарства и е сред най-трудните за контрол и лечение грам отрицателни бактерии. Оцелява през продължителни периоди при разнообразни условия на околната среда. Бактерията причинява взрив от инфекции, включващи бактериенемия, пневмония, менингит, инфекция на уринарния тракт и инфекции на раните. Антимикробната устойчивост при всички хора се е увеличила значително в последното десетилетие. Въпреки това, терапевтичните възможности за пациентите сериозно намаляват, когато са заразени с този микроорганизъм, особено ако изолатите се резистентни към клас антимикробни агенти, наречени карбапенем, използвани за лечение на инфекции, причинени от устойчиви на множество лекарства бактерии. Част от устойчивостта на тези бактерии може да се дължи на сравнително непропускливата външна мембрана и излагането на гени за устойчивост в околната среда. Определението за устойчивите на множество лекарства Acinetobacter варира и се отнася до широк набор от генотипи и фенотипи. Две от най-често използваните са резистентност спрямо карбапенем или към повече от три класа антимикробни лекарства. Някои видове са податливи само на полимиксини – пептидни антибиотици, които не се използват обичайно заради записани случаи на токсичност. Видове, които показват резистентност към всички антимикробни агенти, включително полимиксини, правят лечението на тези инфекции изключително трудно и в някои случаи невъзможно.
При тестове на животински модели звездовидният пептиден полимер е ефективен при убиването на супермикроби и при това тестовете с червени кръвни телца показват, че за да стане токсична дозата на звездовидните полимери, трябва се увеличи над 100 пъти спрямо ефективната доза.
Освен това супермикробите не показват признаци за резистентност спрямо тези пептидни полимери. Екипът открива, че техния звездовиден пептиден полимер може да убие бактерии по множество метаболитни пътища, за разлика от повечето антибиотици, които убиват само по един. Те считат, че това обяснява по-силното действие на тези звездовидни пептидни полимери спрямо антибиотиците. Един от тези пътища включва „разкъсването” на бактериалната клетъчна стена. Нужни са още много изследвания, но професор Цяо и неговият екип смятат, че тяхното откритие ще положи основите на ново лечение за устойчивите на антибиотици патогени.
Използвани източници:
Killing superbugs with star-shaped polymers, not antibiotics
Altmetric: 641Views: 10,217More detail Article Combating multidrug-resistant Gram-negative bacteria with structurally nanoengineered antimicrobial peptide polymers, Nature Microbiology
Acinetobacter baumannii: Epidemiology, Antimicrobial Resistance, and Treatment Options
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари