Да ли сте се некад питали како антибиотици убијају бактерије – научници сад имају и фотографије

Антибиотици, названи полимиксини, посматрани су како приморавају оклопљене мембране бактеријских ћелија ешерихије коли да формирају избочине и мехуриће. Затим бактерије одбацују своје спољашње мембране, чиме се ствара простор кроз који антибиотик може да уђе у ћелију.

„Било је невероватно видети дејство антибиотика на површини бактерије у реалном времену“, изјавила је коауторка студије Каролина Борели, докторандкиња биофизике и микробиологије на Универзитетском колеџу у Лондону.

Грам-негативне бактерије су широка класа микроорганизама које око сваке ћелије имају две мембране, између којих се налази ћелијски зид. Ешерихија коли, салмонела и шигела – врста бактерије која изазива дизентерију – само су неки од примера грам-негативних бактерија.

Полимиксини могу помоћи у лечењу инфекција које изазивају грам-негативне бактерије отпорне на друге антибиотике. Они делују тако што нападају спољашњу од две бактеријске мембране, која функционише као оклоп и спречава улазак антибиотика. Међутим, тачан начин на који антибиотици успевају да пробију тај оклоп није био у потпуности познат.

„Полимиксини су важна линија одбране против грам-негативних бактерија које изазивају многе смртоносне инфекције отпорне на лекове. Важно је да разумемо како они функционишу“, рекао је коаутор студије Барт Хогенбум, биофизичар са УЦЛ-а.

У новој студији, објављеној у часопису Nature Microbiology, тим истраживача је забележио слике антибиотика у акцији. Користећи технику познату као микроскопија атомских сила, научници су помицали микроскопску иглу напред-назад преко бактерија да би мапирали њихове облике. То им је омогућило да виде промене на бактеријама док их је полимиксин нападао.

Истраживачи су открили да су полимиксини натерали ешерихију коли да брзо развије мале избочине и неравнине на спољашњој мембрани. Како су се те избочине повећавале, бактерије су одбацивале свој оклоп, остављајући пукотине кроз које је антибиотик могао да уђе и уништи ћелију.

„Наше слике бактерија директно показују колико полимиксини могу да надвладају бактеријски оклоп. Као да је ћелија приморана да производи ‘цигле’ за свој спољашњи зид толиком брзином да се зид распада, омогућавајући антибиотику да продре унутра“, рекла је Борели.

Важно је напоменути да полимиксини могу да нападну само бактерије које се активно размножавају, не и оне које су у стању мировања. Бактерије понекад улазе у стање мировања како би преживеле тешке услове, опстајући годинама без исхране, раста или размножавања, да би се поново „пробудиле“ када услови постану повољнији.

Током тог стања, бактерије не могу да обнављају свој спољашњи оклоп, па антибиотик не може да делује на исти начин као код активно растућих бактерија.

„Наш следећи изазов је да ове налазе искористимо како бисмо антибиотике учинили још ефикаснијима. Једна од стратегија могла би бити да се терапија полимиксинима комбинује — парадоксално са третманима који подстичу производњу оклопа и/или ‘буде’ успаване бактерије, како би се и те ћелије могле елиминисати“, рекао је Хогенбум.