Тормозя подвижность бактерий: новый подход к борьбе с заболеваниями

Исследователи выявили новый способ борьбы с инфекциями, такими как болезнь Лайма и сифилис, путем нарушения «двигателя» бактерий, предотвращая их распространение по организму.

Полученные результаты могут оказать влияние на лечение инфекций в будущем, поскольку растет обеспокоенность по поводу возникновения антибиотикорезистентных штаммов. Исследование было опубликовано в журнале ACS Chemical Biology. «Многие виды бактерий должны иметь возможность двигаться, чтобы инфицировать организм хозяина», - говорит соавтор статьи Брайан Крейн. «Подвижность может быть важна для перемещения между хозяевами - например, от клещей к человеку, - а также для распространения внутри хозяина, колонизации наиболее благоприятных тканей и уклонения от иммунной системы».

В ходе исследования ученые использовали важнейшую связь в системе передвижения бактерий, нарушив способность микроба перемещаться по тканям и значительно ослабив его шансы на распространение. Спирохеты - это тонкие, штопорообразные бактерии, которые проникают в ткани организма с помощью скрытого пропеллероподобного двигателя, защищенного мембраной, которая ограждает их от иммунной системы хозяина. Центральное место в способности бактерий ускоряться занимает жгутик, который при помощи крючка соединяется с механизмом, генерирующим движение организма. Созданный из самособирающихся белковых субъединиц под названием FlgE, крючок прочно удерживается вместе молекулярными мостиками, известными как лизиноаланиновые (LAL) сшивки.

«Когда образование LAL нарушается, крючок и мотор жгутика спирохеты не могут работать вместе, чтобы эффективно двигаться. Это, в свою очередь, мешает спирохете перемещаться по тканям организма и значительно снижает ее способность к распространению и инфицированию», - поясняет Крейн. Протестировав набор существующих, клинически одобренных лекарственных соединений, исследователи выявили три - гексахлорофен, триклозан и дихлорофен, которые можно использовать в качестве ингибиторов, нарушающих связи между молекулами LAL и крючком жгутика. В одном из экспериментов со спирохетами обработка гексахлорофеном значительно снизила способность бактерий к движению, продемонстрировав, что остановка их подвижности может стать новым мощным способом борьбы с инфекциями.

Спирохеты, включая виды Borrelia, Treponema и Leptospira, обладают высокой инвазивностью и способны проникать практически во все ткани человеческого организма, даже преодолевая гематоэнцефалический барьер. По словам исследователей, многие из этих инфекций трудно диагностировать на ранних стадиях, а иногда они устойчивы к традиционным лекарственным препаратам. Современные методы лечения основаны в основном на антибиотиках, которые воздействуют на бактерии и клетки без разбора, поражая как вредные, так и полезные бактерии. «В отличие от этого, наш подход является высокоспецифичным и направлен на образование LAL в жгутиках патогенных спирохет - единственных известных бактерий, которые катализируют образование перекрестных связей LAL между субъединицами жгутиков», - отмечает Крейн. «Такая специфичность позволяет снизить побочный ущерб полезным бактериям, например, микробиоте кишечника, что является значительным преимуществом по сравнению с традиционным лечением антибиотиками».

Подход исследователей, сфокусированный на подвижности бактерий, может расширить число мишеней для разработки антибиотических препаратов, помогая решить проблему, связанную с тем, что болезнетворные бактерии развивают резистентность к современным распространенным антибиотикам. «Хотя подвижность бактерий изучалась достаточно широко, это первое исследование, направленное на сшивание LAL в крючке жгутика в качестве антимикробной стратегии», - отметил Крейн. «В конечном итоге, поскольку подвижность широко признана как фактор, повышающий способность патогенных спирохет вызывать заболевания, наши результаты позволяют считать нарушение сшивки LAL обоснованной целью для разработки антимикробной терапии».