Каким образом болезнетворным микроорганизмам удается успешно противостоять действию лекарств? Недавно американские ученые обнаружили, что в борьбе с антибиотиками микробам помогает... альтруизм!
Невосприимчивые к лекарствам особи защищают остальных членов колонии от действия лекарства, при этом жертвуя способностью быстро размножаться.
Считается, что с 1929 года, когда английскому ученому А. Флеммингу удалось открыть целебные свойства антибиотика пенициллина, человечество вступило в длительное соревнование с болезнетворными бактериями. Многие ученые сравнивают его с состязаниями по бегу.
Происходит это так: исследователи разрабатывают новые антибиотики, а бактерии учатся им противостоять. Короткий период этого забега используют пациенты, нуждающиеся в данном лекарстве.
Отсюда следует, что чем длиннее забег, тем больше счастливых пациентов. Но в нынешние дни соревнование всё укорачивается, и в итоге, к сожалению, окончательная победа все чаще достается микроорганизмам.
Кроме того, до последнего времени ученым было не совсем понятно, каким образам бактериям удается в рекордно короткие сроки выработать резистентность (устойчивость) даже к самым мощным лекарственным препаратам.
Действительно, почему же микроорганизмы почти всегда побеждают? Про то, что под действием лекарства образуются мутантные клетки, невосприимчивые к данному препарату, которые, выжив, образуют резистентную колонию, было известно достаточно давно. Однако подобных мутантов всегда очень мало, и, по идее, быстро восстановить исходную численность колонии они не могут. Кроме того, все «приспособленцы», как правило, медленно размножаются, это некоторая плата за повышение устойчивости.
Тем не менее недавно эта загадка была наконец-то разгадана. Трое американских ученых пришли к выводу, что бактерии используют еще один путь для выработки устойчивости к лекарствам - возможно, даже более эффективный, чем тот, про который было известно раньше. Он заключается в том, что мутировавшие бактерии помогают своим неустойчивым собратьям противостоять действию антибиотика.
Отличие этой схемы от классической заключается в том, что если первая предполагает выборочную гибель менее приспособленных клеток, то в альтернативном варианте всё наоборот: в колонии болезнетворных бактерий приспособленные мутанты, которые сами размножаются медленно, помогают выжить своим неприспособленным соседям, а за это те, непрерывно размножаясь, поддерживают высокие скорости роста всей колонии.
Этот альтруистический путь приспособления бактерий к антибиотику был доказан при проведении эксперимента с использованием клеток знаменитой кишечной палочки (Escherichia coli), выращенных при увеличивающихся дозах антибиотика норфлоксацина. Данный антибиотик за один раз убивает примерно 2/3 всей исходной колонии. После каждого лекарственного воздействия ученые исследовали не только приспособившихся мутантов, но и их соседей, стремясь понять, каким образом первые помогают вторым перенести эту мощную атаку «оружия массового поражения».
Давно было замечено, что сами «приспособленцы» для того, что бы защититься от действия смертоносного норфлоксацина, начинают вырабатывать индол (вещество, входящее в состав многих природных смол с запахом нафталина). Однако прежде считали, что этот индол накапливается лишь в клетках мутантов, и они им ни с кем не делятся (кстати, именно его производство и тормозит размножение резистентных бактерий, поскольку на это затрачивается много энергии). Но проведенный эксперимент показал, что это не так.
Исследователи установили, что с некоторого момента «приспособленцы» начинают активный выброс индола во внешнюю среду. Это обеспечивает надежную защиту от антибиотика всем неризистентным клеткам, находящимся рядом. Те же, почувствовав себя в безопасности, начинают размножаться с утроенной скоростью. В результате исходная численность колонии восстанавливается в считанные часы.
Этот механизм приспособления к действию антибиотика, открытый и доказанный американскими микробиологами, по-видимому, не является специфичным лишь для норфлоксацина. Ученые предполагают, что он может успешно защищать колонию бактерий и при воздействии других антибиотиков. Это предположение подтвердили и опыты с другим лекарственным препаратом, гентамицином.
При этом было обнаружено точно такое же соотношение низкоприспособленных и высокоприспособленных клеток в популяции (99% к 1%), а так же отмечена выработка индола «общего пользования» немногочисленными мутантами. Которым, тем не менее, удалось спасти всю колонию благодаря своей самоотверженности. Так что, как видите, даже бактерии предпочитают воевать не числом, а умением.
Результаты исследований американских микробиологов сообщили всему человечеству сразу две новости: плохую и хорошую. Начнем с плохой. Теперь уже всем стало ясно, что никакими антибиотиками или другими антибактериальными препаратами микробов-альтруистов победить не получится. Судя по всему, мировая медицина должна всерьез пересмотреть свои методы борьбы с различными возбудителями инфекций и сконцентрировать усилия не на разработке новых способов лечения, а на создании эффективных методов профилактики заболеваний.
Особенно это касается российских пациентов. К сожалению, наши соотечественники за многие годы доминирования бесплатного здравоохранения в массе своей совершенно перестали следить за своим здоровьем. Слепая вера во всемогущество лекарственных препаратов привела к тому, что жители нашей страны обращаются к врачу только в том случае, когда заболевание уже обострилось. При этом о профилактике большинство из нас вообще не думает.
Теперь многим придется пересмотреть данную точку зрения. Ведь если лекарство не может эффективно работать, значит, нужно просто не доводить дело до обострения болезни. А для этого следует принимать соответствующие меры и вести здоровый образ жизни (здесь нам лучше всего перенимать опыт китайцев, которые, несмотря на все достижения современной медицины, до сих пор продолжают массовые занятия гимнастикой тайцзи цюань в целях укрепления иммунитета).
Хорошая же новость состоит в том, что ученые очередной раз подтвердили тезис: альтруизм - наиболее выгодная форма взаимоотношений в критической ситуации, поскольку благодаря ей можно справиться даже с самой страшной угрозой. И уж если даже бактерии проявляют альтруизм при борьбе с опасностью, то людям-то вообще не пристало воротить от него нос. Так что альтруистов надо поощрять, сохранять, и брать с них пример. Иначе нам не выжить.
Бактерии-альтруисты против антибиотиков
