Поиск на сайте

 

 

Вместо того чтобы убивать болезне-творные бактерии, как это делают сегодняшние лекарства, учёные хотят научиться синтезировать препараты, которые не дадут микроорганизмам, спасаясь, создавать биоплёнки. И тогда исполнится мечта о жизни без инфекционных болезней

 

Правила общежития
В сознании большинства из нас бактерии представляются этакими свободноплавающими палочками и шариками – вроде тех, что увидел впервые в капле воды изобретатель микроскопа голландец Антони ван Левенгук (1632-1723). Меж тем в природе большинство микробов встречаются в составе прикрепленных к какой-либо твердой поверхности колоний, так называемых биопленок. 
Видимые зачастую невооруженным глазом (зубной налет, обрастание канализационных труб и плиток кафеля в душевой) подобные образования являют собой, по сути, пористые наслоения, населенные одним, а чаще несколькими видами бактерий. Последние составляют всего лишь 5-35% от общей массы биопленки, в то время как остальное приходится на полисахаридных матрикс – своего рода защитный купол, построенный его обитателями из собственных выделений. 
По сложной системе встроенных каналов внутрь биопленки бесперебойно поступают питательные вещества и кислород, а наружу выводятся продукты жизнедеятельности бактерий. Время от времени отдельные особи покидают матрикс с тем, чтобы прикрепиться к поверхности где-либо еще и дать начало новой колонии. 
Характерной особенностью биопленок является высокая степень защиты от неблагоприятных воздействий окружающей среды, которую они обеспечивают бактериями. Так, в сравнении со свободноплавающими одиночками, гарантированное уничтожение микробов в составе колонии может потребовать в тысячу раз более высокие дозы антибиотиков или дезинфицирующих веществ (антисептиков). 
Согласно некоторым исследованиям, более половины всех типов хронических ран (пролежни, трофические язвы, периодонтит и т.д.) так или иначе связаны с формированием биопленок. 
В случаях, когда биопленки образуются на имплантантах (сердечные клапаны, тазобедренные протезы, катетеры мочеточников и т.д.), применение антибиотиков, как правило, оказывается неэффективным, и вживленные в организм медицинские устройства должны быть удалены, чтобы предотвратить развитие серьезных осложнений.

 

Сила – в единстве 
Другим примером согласованности действий микробов являются те самые инфекционные болезни, что сопровождают человечество на протяжении всей его истории. Так, хорошо известно, что на коже и в легких, в пищеварительном тракте и носоглотке каждого из нас можно обнаружить мирно проживающих возбудителей самых различных заболеваний – от тифа и скарлатины до пневмонии и туберкулеза.
Подобное соседство, как правило, не причиняет нам никакого неудобства. Дело опять же в способности одноклеточных микроорганизмов общаться, выделяя в окружающую среду определенные химические соединения-сигналы (феромоны). С их помощью особи одного вида могут определить, достигло ли их количество того уровня, когда совместная атака с применением токсинов гарантированно прорвет защитные рубежи организма-хозяина. 
Как правило, нашей иммунной системе удается сдерживать рост патогенных (вредоносных) бактерий; антибиотики здесь применяют, когда в силу разных причин болезнетворные микробы смогли преодолеть критический порог численности.

 

Коллективный разум  
До недавнего времени микробиологи сомневались в наличии у бактерий способности как-либо координировать свои действия, полагая, что даже в составе колоний те живут без какой-либо оглядки на других.
Однако в 1970 году ученые из Гарвардского университета (США), исследуя биолюминесценции (свечения) у микроорганизмов, обнаружили, что бактерии-одиночки не производят никакого света, пока их концентрация в морской воде не достигнет приблизительно 100 млрд. особей на каждый миллилитр жидкости. Иначе говоря, они действуют только коллективно.
Данный механизм «общения» получил название бактериального чувства кворума (от лат. quorum – достаточное количество) и оказался весьма распространенным явлением в мире микробов. Подобно тому, как у людей квалифицированное большинство голосов необходимо для принятия правомочных решений, в бактериальных сообществах скоординированные действия осуществляются, когда концентрация сигнальных молекул во внешней среде превысит определенный предел.
Как только этот момент наступает, микробы, участвующие в «голосовании», осознают, что вокруг собралось достаточное количество собратьев, а значит, пора приступать к «совместным проектам» – образованию биопленки, биосвечению, заражению организма-хозяина и т.д. 
С точки зрения отдельной бактерии участие в подобных процессах – дело весьма энергозатратное, и потому любая несогласованность обернется для нее лишь впустую растраченными ресурсами. Бактериальный кворум позволяет избежать этого, во многом благодаря ему одноклеточные микроорганизмы пережили динозавров, мамонтов и, скорее всего, переживут человечество.

 

Новый курс 
На сегодняшний день исследования систем коммуникаций у различных микроорганизмов только начинают набирать обороты. Так, ученые выяснили, что помимо своего «родного» химического языка общения многие бактерии способны понимать, что «говорят» другие виды, и действовать по обстоятельствам, выделяя, например, антибиотики, подавляющие рост конкурентов, либо, наоборот, вступая с соседями в симбиотические (взаимовыгодные) отношения. 
Более того, микробиологи полагают, что некоторые из бактерий могут определенным образом «общаться» и влиять на клетки организма-хозяина, синтезируя соответствующие соединения (гормоны). Однако помимо исследований базовых принципов бактериального кворума особый интерес представляют практические аспекты подобных работ и разработка принципиально новых антибиотиков – одно из важнейших направлений в данной области. 
Вместо того чтобы убивать болезнетворные бактерии, как это делают сегодняшние лекарства, ученые хотят научиться синтезировать препараты, которые будут либо разрушать сигнальные молекулы, либо блокировать действие чувствительных к ним рецепторов. В этом случае, даже расплодившись сверх меры, бактерии не будут знать об этом, а следовательно, не станут образовывать биопленки или переходить в атаку, дружно выделяя токсины. Что важнее всего, в отличие от классических антибиотиков, данные лекарства не будут вызывать появления «супермутантов», поскольку не происходит уничтожения «обычных» микробов, тем самым расчищающего поле для выживших сильнейших.
Специалисты с оптимизмом смотрят на возможность управлять бактериальным кворумом. Возможно, мечтам ученых о мире без инфекционных болезней все же суждено будет вскорости сбыться.

 

Александр ЛЕОНТЬЕВ



Поделитесь в соц сетях


Добавить комментарий