Витоки широкої лікарської стійкості знайшли у не пов'язаних з людиною бактерій

Японські молекулярні біологи дослідили білок-транспортер на поверхні гемофільної палички - відомого збудника пневмонії - і з'ясували, що цей білок здатний викачувати з клітини бактерії різні антибіотики, тобто є провісником широкої лікарської стійкості. Водночас гемофільна паличка безсила проти жовчних кислот - тобто у неї немає пристосувань для життя в кишечнику. Отже, широка стійкість до антибіотиків виникла задовго до того, як бактерії оселилися в організмі людини. Роботу опубліковано в журналі.

У грамотрицьких бактерій (з утовщеною клітинною стінкою) є кілька способів ухилитися від атаки антибіотиків: можна не впускати їх всередину клітини, заблокувати їх роботу або змінити перебіг тих внутрішньоклітинних реакцій, на які вони націлені. Але широка лікарська стійкість, при якій на клітку не діють відразу кілька класів антибіотиків, можлива тільки в одному випадку: якщо бактерія виробляє насос, який відкачує всі підозрілі молекули з клітини.

Мартін Цвама (Martijn Zwama) і його колеги з Університету Осаки досліджували білковий насос у грамотрицької бактерії - бактерію, яку описали колись як збудник грипу, хоча пізніше з'ясувалося, що викликає вона тільки пневмонію. Сама по собі гемофільна паличка не володіє широкою лікарською стійкістю і зазвичай піддається терапії антибіотиками з групи 𝛽-лактамів (до яких, зокрема, відноситься пеніцилін). Тим не менш, на поверхні клітин цієї бактерії дослідники виявили насос AcrB-Hi, здатний викачувати антибіотики з клітини.

Вчені порівняли ArcB-Hi з іншим білковим транспортером - ArcB-Ec - який добре вивчений біля кишкової палички. Виявилося, що за амінокислотним складом вони схожі приблизно на третину. Потім дослідники взяли послідовності ще 393 аналогічних білків у грамотрицьких бактерій і побудували філогенетичне дерево. Виявилося, що насоси у гемофільної і кишкової паличок вкрай далекі один від одного, і насос кишкової палички еволюційно наймолодший.

Проте, за властивостями два білки-транспортери виявилися схожими. ArcB-Ec не специфічний і дозволяє викидати з клітини різні речовини - не тільки антибіотики, але також барвники, детергенти і жовчні кислоти. ArcB-Hi теж зміг позбавити клітку від антибіотиків і барвників, правда, з меншою ефективністю. А ось проти солей жовчних кислот насос гемофільної палички виявився безсилим.

Таким чином, вчені виявили, що широка лікарська стійкість з'явилася ще у загального предка гемофільної і кишкової паличок. Тим не менш, стародавні білки-транспортери нездатні впоратися з жовчними кислотами, які постійно присутні в кишечнику людини. Це означає, що численна стійкість з'явилася до того, як бактерії оселилися в нашому організмі, а використання антибіотиків лише прискорило її поширення.

Навіщо бактеріям знадобився насос ArcB за відсутності антибіотиків, дослідникам поки невідомо. Вони припускають, що у нього могла бути інша фізіологічна роль: наприклад, він міг допомагати викидати з клітини сигнальні молекули, за допомогою яких бактерії регулюють життєдіяльність своїх сусідів.

Від редактора

У початковій версії статті гемофільна паличка була помилково названа збудником грипу. Насправді, так вважали тільки на самому початку її вивчення, зараз же вона відома як збудник пневмонії. Редакція приносить свої вибачення.

Стійкість бактерій до антибіотиків поширюється дуже швидко, швидше, ніж нові антибіотики з'являються на ринку. Наприклад, на те, щоб дістатися з Індії в Арктику, гену стійкості до карбапенемів - групи антибіотиків останнього покоління - знадобилося всього кілька років.