Грамотрицательные бактерии, такие как кишечная палочка (E. coli), имеют встроенных стражников клетки — это порины и помпы, которые решают, что попадёт внутрь, а что нет. Генетический бактериальный контроль жёстко регулирует их работу, но учёные пока не до конца понимают, как те или иные химические вещества, будь то компоненты пищи или лекарства, на них влияют.
Новая работа ученых Университета Тюбингена пролила свет на этот вопрос в результате изучения реакций бактерий E. coli на воздействие 94 различных химических соединений. Учёные сосредоточились на семи ключевых транспортных генах и обнаружили неожиданные влияющие на процесс факторы и не только со стороны антибиотиков, но и более нейтральных соединений вроде кофеина.
Оказалось, что E. coli не просто реагирует на лекарственные препараты, а постоянно сканирует окружающую среду и соответственно адаптирует свою защиту от них. Даже природные соединения способны врубить «бактериальную тревогу», изменив реакцию клеток на воздействие.
Это открытие позволит ученым лучше настраивать терапию, учитывая не только сам препарат, но и его химическое окружение – от диеты до комбинаций групп лекарств.
Под руководством Ани Риты Брохадо (Ani Rita Brochado) научная группа протестировала почти сотню разных веществ — среди которых были антибиотики, медикаменты и пищевые ингредиенты — на предмет активности определенных генов и белков, регулирующих вход и выход веществ из клеток бактерий.
«Оказалось, что ряд веществ способен системно влиять на генную регуляцию у бактерий», — пояснил Кристоф Бинсфельд (Christoph Binsfeld), первый автор исследования.
Выяснилось, что даже обычные вещества, не обладающие прямым антимикробным действием, такие как кофеиновые напитки, воздействуют на определённые гены-регуляторы, контролирующие транспортные белки, изменяя тем самым движение веществ внутри и снаружи бактерии.
«Кофеин запускает в E. coli каскад реакций, начиная с генного регулятора Rob и заканчивая изменением активности ряда транспортных белков, что ведет к ослаблению поглощения антибиотиков», — пояснила Ана Рита Брохадо. Этот феномен называется «антагонистическим взаимодействием».
Самое интересное, что разные виды бактерий реагируют на кофеин неодинаково. Хотя сальмонелла энтерика является близким родственником E. coli, она не проявила никакой реакции на сочетание кофеина и антибиотиков, которое оказало выраженное воздействие на E. coli. Это свидетельствует о том, что даже похожие бактерии ведут себя совершенно по-разному.
Исследование было опубликовано в журнале PLOS Biology.
Всё это указывает на наличие тонкого, но важного типа резистентности к антибиотикам, известного как низкоуровневая устойчивость. В отличие от классических механизмов сопротивления, обусловленных мутациями генов, эта форма возникает вследствие адаптации бактерий к окружающей среде и регуляции внутренних процессов.
Анонсы статей смотрите в Telegram или ОК
Таким образом принимаемая пища и лекарства и даже порядок их приема оказывают заметное влияние на поведение бактерий. Например, пищевой ингредиент вроде кофеина может изменить баланс, делая антибиотики более или менее действенными.
Получается, что дело не только в самом лекарстве, но и в комплексе окружающих его химических сигналов.
Интересно: Кофе замедляет старение, переключая на торможение возрастной рубильник, которому полмиллиарда лет
Автор: Pranjal Malewar
Перевод: Виктор Трибунский
Источник