Mikroskopie odhalila, jak antibiotikum útočí na bakterie a proč někdy selhává
Vědcům se poprvé podařilo v přímém přenosu zachytit, jak antibiotikum doslova decimuje bakterie E. coli. Objev přináší naději v boji proti rezistentním infekcím.
Často slýcháme o tom, jak antibiotika skvěle působí proti bakteriím a jsou pro ně smrtící, jak si poradí s infekcemi a jak ohromné riziko přináší rozvoj bakteriálních rezistencí vůči antibiotikům. Až doposud se ale jen málokomu poštěstilo vidět na vlastní oči, co vlastně antibiotika s bakteriemi dělají.
Profesor Andrew Edwards z britské univerzity Imperial College London a jeho spolupracovníci využili biochemické experimenty a mikroskopii atomárních sil, při které nepatrná jehla o průměru pouhých pár nanometrů vytvořila snímky bakteriálních buněk tím, že detekovala jejich tvar. Badatelé aplikovali antibiotikum na bakterie E. coli a poté je snímkovali po uplynutí 15, 30, 60 a 90 minut.
Antibiotikum v akci
Edwards s kolegy zvolili relativně nově používané antibiotikum poslední záchrany polymixin B, které se používá v jinak beznadějných případech. Vědci zhruba věděli, jak toto antibiotikum funguje, zatím ho ale ještě detailně nepozorovali v akci. Pozoruhodné snímky účinku antibiotika na bakterii uveřejnil vědecký časopis Nature Microbiology.
V rámci experimentu vědci sledovali, jak aplikace polymixinu B u bakterie E. coli vyvolává masivní tvorbu mnoha zvláštních výrůstků na bakteriální buněčné stěně. Minuty po objevení výrůstku začaly bakterie uvolňovat lipopolysacharidy z buněčné stěny, což vedlo ke vzniku otvorů, jimiž molekuly antibiotika pronikly dovnitř a bakterii zlikvidovaly.
Pro vědce šlo o nesmírně cennou zkušenost. Zjistili, že vnější membrána bakterie se po aplikaci antibiotika nerozpadne ani neodpadá. Účinky antibiotika připomínají spíše „chirurgický zákrok“ nebo použití „páčidlu“, které „vylamuje cihly“ z obranné zdi bakterie.
Spící protivník
Experiment přinesl i důležitou odpověď na otázku, proč polymixin B nefunguje vždy stoprocentně. Ukázalo se, že zabírá pouze u aktivních a rostoucích buněk. Pokud je bakterie ve spícím (dormantním) stavu, což je obranný režim při nepříznivých podmínkách (například při nedostatku živin), antibiotikum ji nedokáže zničit – protože bakterie v danou chvíli neprodukuje „brnění“ z lipopolysacharidů.
I pro takové stavy ale existuje řešení. Když vědci přidali do prostředí cukr, bakterie se během 15 minut „probudily“ a opět začaly stavět svůj obranný obal – čímž se opět staly zranitelnými vůči polymyxinu.
Toto řešení ale není podle Edwardse příliš šťastné. „Nechcete nutně bakterie v místě infekce probouzet a stimulovat jejich množení,“ varuje molekulární mikrobiolog. Lepším řešením by podle něj bylo nasazení kombinace léků, které by pomohly překonat hibernaci bakterií – bez jejich probuzení.
Objev detailního mechanismu, jakým polymyxin „otevírá“ bakterie, přináší nové možnosti vývoje účinnějších antibiotik a kombinovaných terapií, které si poradí i s odolnými infekcemi. V době rostoucí antibiotické rezistence je to více než dobrá zpráva.
