Сетевое издание
Международный студенческий научный вестник
ISSN 2409-529X

МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ПЕРСИСТЕНЦИИ БАКТЕРИЙ

Михайлова Е.И. 1, 2
1 Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова
2 Башкирский Государственный Университет
Мир невидимых живых существ, населяющих биосферу и существующих совместно с человеком, животными и растениями невероятно богат и разнообразен. Он насчитывает сотни тысяч видов бактерий, грибов, вирусов, простейших. Микробы играют огромную роль в создании условий для проживания человека на планете. Они также играют большую роль в формировании микроэкологии каждого организма, каждого человека. Микрофлора обеспечивает резистентность организма, участвуя в активации иммунной системы, синтезе витаминов, ферментов и других биологически активных веществ, способствующих пищеварению, а также осуществляющих детоксикационные функции. Микробы могут нанести огромный ущерб здоровью людей и могут вызывать их массовую гибель. Патогенные микробы, которых насчитывается примерно 3500 видов, являются причиной инфекционных болезней. Эпидемии оспы, чумы, холеры и других особо опасных инфекции когда - то уносили сотни миллионов людей. В настоящее время распространены такие инфекции как СПИД, гепатиты В и С, онковирусы, жёлтая лихорадка и др. угрожают существованию всего человечества. Высокий уровень смертности от инфекционных болезней в значительной степени опосредован повсеместным и бесконтрольным использованием антибиотиков, что привело к появлению лекарственно-резистентных штаммов бактерий. Быстрая эволюция резистентности бактерий к антимикробным препаратам является серьезным вызовом для современного здравоохранения, обусловливает необходимость создания новых антибиотических средств, а также активизации изучения молекулярных механизмов, лежащих в основе формирования устойчивости микроорганизмов. Одним из таких механизмов является бактериальная персистенция.
микробы
микрофлора
инфекция
микробиология
персистенция
антибиотики
1. А.А. Воробьев - Проблемы микробиологической безопасности на современном этапе 2002 г./ [Электронный ресурс] / URL: https://medi.ru/info/2971/
2. Андрюков Б.Г., Ляпун И.Н. – Молекулярные механизмы персистенции бактерий. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2020; 97(3): 271-279 с.
3. Антибиотики/ [Электронный ресурс] / URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Антибиотики
4. Ткаченко А.Г. Молекулярные механизмы стрессорных ответов у микроорганизмов. Екатеринбург: УрО РАН, 2012. — 265 c.
5. Soma Mandal, Samuel Njikan, Anuradha Kumar, Julie V. Early, Tanya Parish. (2019). The relevance of persisters in tuberculosis drug discovery. Microbiology. 165, 492-499 с.

Антибиотики относятся к бактерицидам — группе химических соединений, уничтожающих бактерий. Некоторые антибиотики используются в качестве цитостатических (противоопухолевых) препаратов при лечении онкологических заболеваний. Неправильный приём антибиотиков — раннее прекращение приёма, приём в низких дозировках и приём антибактериальных препаратов без необходимости (без рецепта), в том числе для лечения ОРВИ без присоединённой бактериальной инфекции, сильно увеличивает опасность распространения устойчивых к антибиотикам штаммов бактерий. Самолечение антибиотиками недопустимо и опасно. Основные опасности самолечения − искажение клинической картины (затруднение последующей диагностики заболевания) и переход заболевания в хроническую форму. Наш основной инструмент борьбы с инфекциями — антибиотик — становится бесполезным, если бактерия приобретает специализированные пути его инактивации. При резистентности появляется новый штамм возбудителя, который имеет особые мутации, позволяющие ему активно размножаться даже в присутствии конкретного антибиотика. В такой ситуации этот антибактериальный препарат окажется совершенно неэффективным в лечении болезни — у пациента останутся все симптомы острой фазы инфекции. Конечно, можно подобрать другой антибиотик, к которому резистентный штамм чувствителен, но всё чаще появляется информация о штаммах возбудителей с резистентностью к разным группам антибиотиков, и выбирать антибиотик становится всё сложнее. Есть еще одно свойство бактерии, которое тоже позволяет им справляться с антибиотиками. Притом оно присуще не только особым резистентным штаммам, а любой бактериальной клетке. Этой клетке не нужны никакие новые уникальные мутации, ведь весь защитный потенциал уже закодирован в её ДНК. Этот феномен называют персистенцией бактерий.

Оба явления — резистентность и персистенция — представляют собой различные стратегии противодействия бактерий антибиотикам и не реализуются в одном и том же штамме одновременно. Однако в эволюции вида в целом эти стратегии могут взаимно дополнять друг друга. С каждым новым поколением в выживших клетках накапливаются случайные мутации, и некоторые из них могут обеспечивать резистентность к антибиотику. Персистенция даёт возможность перебора таких мутаций даже в присутствии антибиотика, а не только перед его воздействием, и в некоторых случаях может конвертироваться в резистентность.

Бактериальная персистенция проявляется образованием в микробной культуре клеток-персисторов, являющихся фенотипическим вариантом изогенной популяции. Персистенция бактерий может возникать самопроизвольно, независимо от воздействия антимикробных средств или причин, связанных с окружающей средой (недостаток питательных веществ, окислительный стресс или гипоксия). Эта небольшая по численности генерация клеток способна сохранять жизнеспособность даже в присутствии антимикробных средств в концентрациях, многократно превышающих терапевтические. Наличие в организме персисторных клеток патогенных бактерий снижает эффективность антибиотического лечения не в связи с генотипической лекарственной устойчивостью микроорганизма, а вследствие наличия фенотипической резистентности клеток-персисторов. Различие принципиальное, поскольку персисторы нечувствительны ко всем антибиотикам и для их эрадикации необходима разработка принципиально новых антимикробных стратегий. Клетки-персисторы представляют собой фенотипические варианты материнской культуры бактерий, которые присутствуют во всех популяциях микроорганизмов, а после наступления благоприятных условий способны рекультивироваться и сформировать новую генерацию вегетативных бактерий.

Впервые с использованием персистентных свойств микроорганизмов разработан алгоритм выбора лекарственных растений для терапии животных с эндогенными инфекциями (свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ № 2018617097). Полученные результаты расширяют представление о роли факторов персистенции микроорганизмов в инфекционной патологии и являются основой для разработки новых практических решений по дифференциации штаммов и прогнозированию течения эндогенных инфекций.


Библиографическая ссылка

Михайлова Е.И. МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ПЕРСИСТЕНЦИИ БАКТЕРИЙ // Международный студенческий научный вестник. – 2021. – № 6. ;
URL: https://eduherald.ru/ru/article/view?id=20771 (дата обращения: 24.06.2024).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1,674