Гриб, растущий в тканях дагестанского цветка эффективен в роли антибиотика
Устойчивость к антибиотикам — глобальная проблема современной медицины. Новые препараты разрабатывать сложно и дорого, более того, они быстро теряют эффективность из-за развития у бактерий устойчивости. Резистентность к антибиотикам может появляться благодаря генетическими мутациями в молекулах-мишенях, на которые действуют противомикробные соединения. Также она возникает, если у бактерий появляются ферменты, вызывающие ускоренное разрушение препаратов, или белки-транспортеры, которые откачивают антибиотики из клетки.
Ученые из МГУ им. Ломоносова, Института химии растительных веществ Академии наук Узбекистана и Университета Новый Узбекистан (Ташкент) объединили усилия в поисках и тестировании антибиотиков следующего поколения. Одним из источников новых соединений служат лекарственные растения. Например, о противомикробных свойствах иссопа лекарственного (Hyssopusofficinalis) люди знали еще в древности. Гиппократ использовал это растение для лечения хронического бронхита, чрезмерной потливости, воспаления кишечника и в качестве антисептика.
Теперь же исследователи выяснили, что антибактериальные свойства иссопа лекарственного обеспечивают микроскопические грибы, живущие в тканях растения, но не вызывающие у него заболеваний, — так называемые эндофитные грибы. Авторы выделили девять популяций — изолятов, — принадлежащих к разным видам этих грибов, и использовали их, чтобы получить экстракт веществ, подавляющих рост бактерий.
Ученые проверили противомикробные свойства экстрактов в отношении грибов Candidaalbicans, провоцирующих молочницу, непатогенной почвенной бактерии Bacillussubtilis, бактерии Staphylococcusaureus, вызывающей кожные инфекции и пневмонию, а также Escherichiacoli, которая может приводить к кишечным инфекциям, и Pseudomonasaeruginosa — возбудителя внутрибольничных инфекций.
Чувствительность к антибиотику оценивали при помощи бумажных дисков, пропитанных экстрактами эндофитных грибов. Их клали в чашки Петри с питательной средой и культурами патогенных бактерий и гриба и наблюдали, смогут ли микроорганизмы выжить вокруг диска в течение суток. Наибольшую эффективность показал экстракт грибов под названием Chaetomiumelatum, который подавлял рост бактерий и патогенного гриба на 2–7% эффективнее, чем такие широко используемые антибиотики как ампициллин и цефтриаксон.
Затем авторы выделили в чистом виде антимикробное соединение из грибов Сhaetomiumelatum и исследовали его структуру. Им оказалась пенициллиновая кислота. После этого повторили тест с бумажными дисками, чтобы убедиться, что именно пенициллиновая кислота обуславливает противомикробную активность. Дополнительные исследования показали, что в чистом виде это соединение эффективно против бактерий, но не против Candidaalbicans, несмотря на то, что изолят Сhaetomiumelatum, из которого получили пенициллиновую кислоту, замедлял рост этих грибов. Такую особенность можно объяснить тем, что Сhaetomiumelatum, вероятно, использует помимо пенициллиновой кислоты другие соединения, чтобы бороться с грибами-конкурентами.
«Мы выяснили, что пенициллиновая кислота хорошо действует как на грамположительные, так и на грамотрицательные бактерии. Важным плюсом этого соединения является то, что оно не вызывает лекарственную устойчивость у грамотрицательных бактерий. Кроме того, оно не приводит к образованию биопленок, показывая одинаковую эффективность в отношении бактерий, объединенных в биопленку, и в свободноплавающих формах. Это в перспективе позволит использовать пенициллиновую кислоту в качестве антибиотика. Необходимы дальнейшие исследования для оптимизации попадания этого препарата внутрь клетки», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Павел Назаров, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Научно-исследовательского института физико-химической биологии имени А. Н. Белозерского МГУ.
Исследование поддержано грантом РНФ и опубликовано в журнале Antibiotics.
