Ученые Института фундаментальной медицины и биологии Казанского федерального университета выяснили, что метаболиты стафилококка подавляют жизнеспособность синегнойной палочки и повышают эффективность антибиотиков. Проект выполняется в рамках гранта Российского научного фонда.

«Большинство инфекционных заболеваний человека и животных так или иначе связаны с образованием биопленок – микробных консорциумов, погруженных в выделяемый ими высокомолекулярный матрикс, состоящий из белков, нуклеотидов и полисахаридов и обуславливающий чрезвычайную устойчивость бактерий к неблагоприятным факторам, включая антибиотики и иммунную систему организма. Существование патогенных бактерий в составе биопленки в разы снижает эффективность антимикробной терапии и значительно замедляет процесс заживления ран», - ввел в курс дела доцент кафедры генетики Института фундаментальной медицины и биологии, доктор биологических наук Айрат Каюмов.

Ученый также пояснил, что причиной многих инфекционных процессов является не один какой-либо микроорганизм, а их консорциум, в том числе с  теми микроорганизмами, которые являются «нормальной» микрофлорой человека, в результате чего образуются смешанные биопленки на тканях и поверхностях имплантированных устройств.

«В смешанных биопленках между бактериями наблюдаются синергетические и мутуалистические взаимодействия, вследствие чего лечение смешанных инфекций происходит значительно сложнее и дольше. Например, биопленки золотистого стафилококка и синегнойной палочки (S.aureus - P.aeruginosa) очень плохо поддаются лечению, а в случае муковисцидоза часто приводят к летальному исходу», - отметил он.

По словам Айрата Рашитовича, взаимодействия между бактериями в составе смешанной биопленки значительно изменяют чувствительность микробного консорциума к антибиотикам и должны приниматься во внимание при разработке стратегий лечения смешанных инфекций.

«Мы показали, что S.aureus способен формировать клеточные конгломераты в матриксе биопленки P.aeruginosa, что является одной из причин его низкой восприимчивости к антимикробным препаратам при смешанных инфекциях, вероятно, за счет протекторных свойств матрикса биопленки псевдомонады», - сообщил биолог.

При этом ученым КФУ удалось выяснить, что эффективность антибиотиков широкого спектра действия, которые активны как против S.aureus, так и против P.aeruginosa, в десять и более раз возрастает против смешанного сообщества.

«Когда мы воздействовали такими антибиотиками, как ципрофлоксацин и гентамицин, на монокультуры, то все бактерии в их составе были нечувствительны к этим медицинским препаратам, однако в смешанной культуре большинство клеток погибало. Мы доказали, что внесение  бесклеточной культуральной жидкости стафилококка приводит к повышению эффективности антибиотиков против синегнойной палочки. По всей видимости, стафилококк продуцирует какие-то метаболиты, которые усиливают действие антибиотиков», - рассказал Айрат Каюмов.

В данное время  исследовательская группа работает над решением задачи по идентификации метаболитов и оценке  возможности использования их в качестве «усилителей» антибиотиков.

«В 2018 году учеными Калифорнийского университета из Сан-Диего было показано, что внесение негемолитических стафилококков может быть успешно использовано для лечения атопического дерматита. Мы также показали, что внесение стафилококка или его бесклеточной культуральной жидкости к сформированной биопленке псевдомонады способствует значительному снижению жизнеспособности бактерий», - отметил исследователь.

Ученые ИФМиБ надеются, что полученные ими научные данные помогут в будущем повысить эффективность противомикробного лечения ран, инфицированных нозокомиальными патогенами, путем трансплантации жилой микрофлоры кожи.