Антибиотики «на новых принципах» победят супербактерии. Биология.

Учёные из Каролинского института (Швеция) вынесли на суд общественности новый принцип борьбы с бактериальными инфекциями. 

Механизм противомикробной активности новых препаратов должен быть основан на селективном блокировании в клетках тиоредоксинной системы, которая играет ключевую роль в процессах роста определённых бактерий. Исследователи искренне надеются, что грядущий антибиотик позволит лечить желудочную язву, туберкулёз и золотистый стафилококк (MRSA).

Инфекция золотистого стафилококка (фото Gregory Moran).

Тиоредоксинная система, имеющаяся во всех клетках, позволяет создавать новые молекулы ДНК (генетический материал). Кроме того, она является частью защиты клетки от так называемого окислительного стресса, который возникает в случае резкого повышения концентрации кислородных радикалов или любых других окислителей. Такое случается, например, при атаке лейкоцитов на бактерии и может повлечь за собой повреждение или смерть микроба. Самыми важными компонентами тиоредоксинной системы считаются два фермента — собственно тиоредоксин и тиоредоксин-редуктаза. Первый, попросту говоря, необходим для создания «строительных кирпичиков» будущей новой ДНК, а второй следит за тем, чтобы тиоредоксин всё время оставался активным. 

Кроме того, в клетках высших животных (в частности млекопитающих и, отдельно, человека), а также некоторых особо жизнеспособных бактерий в качестве «запасного колеса» существует во многом аналогичный тиоредоксинной системе процесс, основанный на работе фермента глутаредоксина. Тиоредоксинный и глутаредоксинный процессы способны подменять друг друга при проблемах с одним из них. И вот тут нам невероятно повезло: у многих опасных бактерий этого «запасного колеса» нет. Так, бактерия Helicobacter pyloriHelicobacter pylori (вызывающая язву желудка), палочка Коха (туберкулёз) и стафилококк золотистый наделены лишь тиоредоксинной системой. Это и есть та самая ахиллесова пята, о которой говорят зоркие шведы. Все эти бактерии, выходит, беззащитны перед ингибиторами тиоредоксина или тиоредоксин-редуктазы.

Блокирование тиоредоксинной системы бактерий, расплодившихся в организме человека, может привести к блокированию той же системы и в клетках пациента, но благодаря «запасному» глутаредоксинному процессу не должно повлечь за собой каких-либо излишних негативных последствий. Кроме того, химическое строение тиоредоксин-редуктазы серьёзно отличается от структуры аналогичного фермента человека, что даёт дополнительную уверенность в возможности разработки безопасного для нас антибиотика, выключающего тиоредоксинную систему бактерий.

В качестве модели для проверки идеи учёные выбрали экспериментальный препарат эбселен, проходящий испытания в качестве средства при инсультах, и слегка генетически подправленный штамм бактерии E. coli (который иначе никак не реагирует на присутствие эбселена). Дело в том, что в ходе клинических испытаний эбселен продемонстрировал неожиданный побочный эффект: он оказался способен в некоторой степени блокировать тиоредоксин-редуктазу (не слишком хорошо, но для первичного изучения механизма действия и это хлеб). В результате удалось показать, что бактерии с выключенной глутаредоксинной системой становятся куда более чувствительными к действию эбселена, чем те, у которых эта запасная система полностью функциональна.

Важно и то, что злополучный золотистый стафилококк, а также устойчивый к действию антибиотиков штамм туберкулёза оказались чувствительны к воздействию эбселена. Подробности исследования опубликованы в FASEB Journal.