В Сингапуре синтезировали молекулу-«суперборца» с устойчивыми к антибиотикам бактериями
Китайские, американские и сингапурские исследователи синтезировали вещество с антимикробными свойствами, которое эффективно разрушает ESKAPE-бактерии, резистентные к большинству антибиотиков. Как рассказывают ученые в Nature Communications, полимер с гуанидиновыми функциональными группами разлагается и не токсичен, и не вызывает возникновения резистентности бактерий.
Аббревиатура ESKAPE объединяет названия патогенов, обладающих повышенной устойчивостью к большинству антибиотиков и вызывающих большинство госпитальных инфекций по всему миру. Не так давно среди бактерий началось распространение гена, обеспечивающего их устойчивостью к полимиксинам — «антибиотиками запаса», которые применяют, когда другие уже не работают. Неудивительно, что исследователи ищут другие антимикробные вещества, которые могли бы эффективно бороться с патогенами.
В том числе химики и биологи синтезируют антимикробные пептиды и полимеры. Эти вещества, обладающие положительным зарядом, связываются с отрицательно заряженной бактериальной мембраной и разрушают ее, что приводит к гибели клетки. Несмотря на эффективность и широкий спектр действия, антимикробные пептиды токсичны, к тому же их производство довольно дорого. Большинство описанных антимикробных полимеров не разлагаются, а следовательно могут накапливаться в организме и со временем становиться токсичными. К тому же до сих пор их активность в живых организмах практически не исследовалась.
Поэтому международная команда исследователей под руководством доктора Юи Янь Яна (Yi Yan Yang) из сингапурского Института биоинженерии и нанотехнологий создала биоразлагаемый полимер и проверила его активность и возможную токсичность не только в клеточных культурах, но и на мышах. Ученые синтезировали поликарбонатный полимер с гуанидиновыми функциональными группами. Гуанидин представляет из себя сильное основание; в лабораторных исследованиях его часто используют для денатурации белков.
Сначала исследователи проверили антимикробную активность полимера на бактериальных культурах и выяснили, что эффективнее всего работают полимеры длиной 20 звеньев. Токсичность вещества проверяли на крысиных эритроцитах и клетках эмбриональных человеческих почек. Полимер оказался нетоксичным для эритроцитов и менее токсичным для человеческих клеток, чем антибиотик полимиксин В, который наряду с высокой эффективностью, очень вреден для почек. Также исследователи показали, что поликарбонат полностью разлагается в течение трех суток и продукты распада нетоксичны.
Авторы протестировали активность полимера на культурах пяти ESKAPE-патогенов, в том числе синегнойной палочки (Pseudomonas aeruginosa) и метициллинрезистентного золотистого стафилококка (Methicillinresistant Staphylococcus aureus, MRSA). Оказалось, что вещество уничтожает бактерии с 99-100 процентной эффективностью.
С помощью флуоресцентной спектроскопии и меченого полимера, трансмиссионной и сканирующей электронной микроскопии исследователям удалось объяснить механизм действия вещества. Для этого они использовали культуру ESKAPE-патогена Acinetobacter baumannii, которые вызывают пневмонию, менингит и целый ряд других инфекций. Молекулы поликарбонатов связывались с бактериальной мембраной и, не разрушая ее, проникали внутрь клетки. Затем гуанидин денатурировал белки цитоплазмы и они выпадали в осадок, убивая клетку.
Чтобы убедиться в том, что бактерии не вырабатывают устойчивости к поликарбонату, исследователи проводили 30 циклов обработки клеточной культуры Acinetobacter baumannii полимером. Они выращивали культуру и обрабатывали ее полимером в такой концентрации, которая позволяла выжить некоторым бактериям. Затем их опять выращивали и снова обрабатывали поликарбонатом. При этом исследователи смотрели, не увеличивается ли количество вещества, необходимое для почти полного уничтожения патогенов. В качестве контроля ученые использовали антибиотик имипенем. После 30 циклов обработки бактерии так и не выработали устойчивости к полимеру. Для сравнения, резистентность к имипенему A.baumannii выработали за восемь циклов.
В заключение ученые проверили активность и токсичность полимера на мышах. Их заражали ацинетобактером, либо MRSA, патогенным штаммом кишечной палочки (Escherichia coli), или культурой Klebsiella pneumoniae в таких концентрациях, которые без лечения вызывали 100-процентную смертность в течение 48 часов. Затем животным вводили либо полимер, либо антибиотики имипенем или ванкомицин. Оказалось, что доза поликарбоната, необходимая для 50- и 95-процентного выживания инфицированных животных, для трех из четырех патогенов была ниже или сравнима с количеством антибиотиков.
Ранее исследователи предложили лечить госпитальные инфекции природной глиной с канадского озера Кисамит. Она обладает антимикробной активностью, в том числе уничтожает ESKAPE-патогены. Подробнее о госпитальных инфекциях и о том, почему бактерии становятся неуязвимыми для антибиотиков, можно прочитать в нашем материале.
Это вывод рандомизированного исследования
Шведские, норвежские и британские ученые выяснили, что операция по реконструкции неба у детей с его расщелиной снижает риск органических нарушений речи в пятилетнем возрасте. Как сообщается в статье, опубликованной в The New England Journal of Medicine, к такому выводу ученые пришли после сравнения двух групп детей, получивших операцию в возрасте 6 или 12 месяцев. Изолированная расщелина неба поражает от 1 до 25 на 10000 новорожденных. В зависимости от типа и тяжести дефекта она может приводить к проблемам с кормлением, аномальному развитию и росту лица, психологическим трудностям, а также к нарушениям развития речи. Поэтому проводится хирургическая коррекция расщелины неба, которая заключается в закрытии промежутка между мягким небом и стенками глотки для разделения ротовой и носовой полостей. Это закрытие предотвращает орально-носовое сообщение, что обеспечивает сохранность давления воздуха внутри рта, достаточное для произнесения согласных.Однако несмотря на перенесенное хирургическое вмешательство, примерно у 30 процентов детей наблюдаются симптомы сохранения орально-носового сообщения, которое приводит к нарушениям речи. Многие хирурги считают, что дело во времени проведения операции, и что чем раньше она проведена, тем благополучнее дальнейших исходы относительно речи. Ученые из Швеции, Норвегии и Великобритании под руководством Кэррол Гэмбл (Carrol Gamble) из Ливерпульского университета провели рандомизированное клиническое исследование, в котором приняло участие 558 новорожденных: 281 были прооперированы в возрасте шести месяцев и 277 — в возрасте 12 месяцев. Исходные характеристики в обеих группах были сходными. Доля детей с недостаточно закрытым сообщением между ротовой и носовой полостями в возрасте пяти лет была значительно меньше в группе операции в шесть месяцев (отношение рисков 0,59, р = 0,04). Ассоциации сохранялись после поправки на протяженность расщелины и на хирурга. Нормальный лепет в возрасте одного года также чаще наблюдался в группе шести месяцев. Кроме того, в этом же возрасте функция среднего уха в 12-месячной группе оказалась хуже, чем в шестимесячной. В три и пять лет этих различий не наблюдалось. Таким образом, ученые приходят к выводу, что у здоровых в остальном детей предпочтительнее проводить операцию по коррекции расщелины неба в шестимесячном возрасте, чем в возрасте одного года. Ранее мы рассказывали про то, что ученые разработали накожный сенсор для мониторинга речи у пациентов, перенесших инсульт.