Натуральные антибиотики. Природная альтернатива фармакологическим препаратам

Бактерии научились менять свою внутреннюю структуру, чтобы не дать антибиотику нанести удар по намеченной цели. Вот что пишет об этом Дэвид Хупер, врач-инфекционист Массачусетской больницы общего профиля: «Резистентность с использованием общих механизмов модификации мишени может осуществляться самыми разными способами, что, как мы видим на практике, и делают клинически значимые бактерии. Такая модификация обычно приводит к изменению структуры мишени антибиотика, в результате чего антибиотик связывается с ней очень слабо или не связывается вообще» (11).

Если говорить проще и понятнее, бактерии меняют структуру таким образом, что те их части, которые должны были подвергнуться нападению антибиотиков, этому нападению не подвергаются. Антибиотик внедряется в бактериальную клетку и ничего не может с ней сделать.

Модификация антибиотика

Бактерии научились разрушать и уничтожать антибиотик, даже если он уже проник внутрь. Чаще всего деактивация антибиотика осуществляется за счет действия специальных «обезоруживающих» соединений – обычно это ферменты, такие как бета-лактамазы расширенного спектра (БЛРС). Вот что пишет Гарри Табер из Департамента здравоохранения штата Нью-Йорк: «Нас нисколько не удивляет наличие деактивирующих антибиотики ферментов в защитной оболочке бактериальных клеток. Бета-лактамазы и аминогликозид-модифицирующие ферменты – яркий тому пример» (12).

Новичком в этой группе является NDM-1 (металло-бета-лактамаза из Нью-Дели). Это самый опасный из всех известных на сегодняшний день ферментов. Он потенциально активен против карбапенемов, класса бета-лактамных антибиотиков, которые ранее были устойчивы к действию БЛРС. Ген NDM-1 находится в плазмидах и легко передается другим бактериям. «Больше всего нас пугает то, что он очень быстро распространяется, – признается Тимоти Уолш, профессор факультета микробиологии и антибиотикорезистентности Кардиффского университета (Cardiff University) Великобритании (13).

Эффлюксные насосы

Бактерии научились удалять антибиотики из собственных клеток сразу же после их проникновения. Для этих целей они используют механизм, который называется эффлюксный насос. Бактерии обзавелись чем-то вроде дренажного насоса, который выкачивает то, что они хотят из себя выкачать. Эффлюксные насосы бывают самые разные – каждый приспособлен под конкретные вещества. Есть насосы, которые выводят какой-то один конкретный вид токсичных веществ, а есть многофункциональные насосы, которые предназначены для большого спектра токсинов. Как правило, опасные для бактерий соединения не имеют между собой ничего общего, поэтому ученые до сих пор не понимают, как один насос способен справляться сразу со множеством веществ.

Как только антибиотик идентифицирован, сразу же активизируется насос, который изгоняет его вон из бактерии. По словам ученых, «эти насосы способны распознавать и удалять положительно, отрицательно и нейтрально заряженные молекулы, гидрофобные вещества (такие как органические растворители и липиды) и гидрофильные соединения (такие как аминогликозидные антибиотики)» (14).

За долгий период эволюции бактерии создали целый ряд насосов, чтобы защитись себя от великого множества антимикробных веществ, существующих на планете. Всего выделяют пять основных типов эффлюксных насосов.

• Суперсемейство MFS (Major Facilitator Superfamily)

• Суперсемейство ABC (APT-Binding Cassette Superfamily)

• Семейство SMR (Small Multidrug Resistance Family)

• Суперсемейство RND (Resistance-Nodulation-Cell Division Superfamily)

• Семейство MATE (Multi-Antimicrobial Extrusion Protein Family)

В качестве базового эффлюксного механизма большинство грамположительных[5] бактерий используют суперсемейство MFS, а большинство грамотрицательных бактерий – суперсемейство RND. Эти насосы имеют множество назначений; среди прочего они защищают микроорганизмы от таких веществ, как соляная кислота желудка и желчные кислоты, которые обладают определенным антимикробным действием.

Превосходное умение адаптироваться

Порой бактериям удается научиться жить и даже благоденствовать в совершенно немыслимых условиях, например, в чистящих средствах, которые используются в больницах. Вот что я прочел в одной из научных статей: «Зараженными – преимущественно грамотрицательными бактериями – оказались десять свежих растворов и двадцать один из двадцати двух приготовленных на утилизацию» (15). Бывает и такое, что бактерии начинают питаться антибиотиками.

Передача резистентности

Как только бактерии удается разработать метод противодействия антибиотику, она начинает систематически передавать свои умения другим бактериям. И делает она это с неимоверной скоростью. Под давлением антибиотиков бактерии начинают максимально активно взаимодействовать со своими «сородичами». По сути, между бактериальными видами происходит самое настоящее общение – процесс, о котором никто даже не подозревал до появления искусственных антибиотиков. В первую очередь, они делятся информацией о резистентности, и происходит это несколькими способами.

Кодирование плазмид