Международная команда ученых пронаблюдала за тем, как синегнойная палочка заселяет слизистую оболочку органоидов, имитирующих легкие человека. Оказалось, что P. aeruginosa адаптируется к легочной слизи, полагаясь на сахара и молочную кислоту, а также сама вырабатывает нужные аминокислоты. Однако образование биопленки, необходимой для антибиотикорезистентности, заставляет бактерию все время трудиться — ей нужно постоянно производить липкую матрицу, удерживающую пленку вместе. Авторы обнаружили, что, разрушая способность P. aeruginosa создавать биопленку, они могут воздействовать на бактерию антибиотиками и подавлять ее действие. В будущем это позволит бороться с пневмонией и другими внутрибольничными инфекциями. Исследование опубликовано в журнале Nature Microbiology.
Синегнойная палочка (Pseudomonas aeruginosa) — это бактерия, вызывающая пневмонию и другие внутрибольничные инфекции, устойчивые к антибиотикам. Она поражает людей с заболеваниями легких — муковисцидозом, хронической обструктивной болезнью легких и бронхоэктазами. Чтобы выжить в суровых больничных условиях, P. aeruginosa образует колонии, или биопленки — скопления бактерий, заключенные в матрицу и защищающиеся от антибиотиков. Однако со временем эти бактерии теряют способность передвигаться, находить питательные вещества и распространяться по организму. При заражении легких перед P. aeruginosa встает вопрос: распространяться по поверхности органов или накапливаться, чтобы противостоять поступающим антибиотикам? До сих пор ученые не знали, как ведет себя бактерия в таких условиях.
Швейцарские и американские исследователи решили это исправить. Чтобы лучше понять поведение P. aeruginosa, они вырастили бактерии на покрытых слизью органоидах, имитирующих легкие человека. Команда пронаблюдала за тем, как синегнойная палочка адаптируется к заселению слизистой оболочки легких и переносит антибиотики. С помощью секвенирования с использованием транспозонов ученые определили, какие гены важны для выживания бактерии в разных условиях.
Оказалось, что P. aeruginosa адаптируется к легочной слизи, полагаясь на сахара и лактат, или молочную кислоту, — питательные вещества, которые в изобилии содержатся в инфицированных легких. Чтобы выжить на слизи, бактерия самостоятельно синтезирует менее доступные вещества — аминокислоты. Эта независимость помогает синегнойной палочке процветать на ранних стадиях легочной инфекции. Однако образование биопленки накладывает на бактерию «метаболическую нагрузку» — ей нужно постоянно производить липкую матрицу, удерживающую биопленку вместе. На это расходуются ресурсы, и палочка не может распространяться по органу так же быстро, как без пленки.
В ходе экспериментов команда заметила, что бактерии, которые не могли образовывать биопленки, распространялись быстрее, но были уязвимыми для антибиотиков. По словам авторов, это открытие позволит разработать новые стратегии лечения инфекции: если ученые смогут найти способ нарушить способность P. aeruginosa образовывать биопленки, не давая им больше пространства для распространения, то бактерия не будет противостоять антибиотикам.
«Устойчивость к антибиотикам станет одной из самых серьезных проблем здравоохранения в этом столетии, и P. aeruginosa вносит основной вклад в решение этой проблемы. Используя тканевую инженерию для воссоздания состояния дыхательных путей в лабораторных условиях, мы стремимся лучше понять физиологию этого патогена. Мы надеемся, что это позволит выявить ранее неизвестные мишени, которые помогут нам бороться с этими инфекциями и устранить устойчивость к антибиотикам», — рассказал Лукас Мейреллес, руководитель исследования из Федеральной политехнической школы Лозанны, Швейцария.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
