Эпоха антибиотиков, которые поистине революционизировали медицину в середине прошлого века, похоже, подошла к концу. Ученые ищут средства против супербактерий. Одно из них, судя по всему, рутений

Группа микробиологов из института Питера Доэрти в Мельбурне обнаружила новую супербактерию, устойчивую ко всем типам известных антибиотиков. По результатам исследований образцов, собранных из 78 медицинских учреждений в 10 странах мира, выявлены три новых штамма бактерии стафилококка Staphylococcus epidermidis, которые способны совершать мутации и становиться неуязвимыми. Фото из архива ТАСС

Первый доклад о супербагах, то есть мультирезистентных бактериях, был опубликован Всемирной организацией здравоохранения в апреле 2014 года. Мировое врачебное сообщество признало, что стоит на пороге глубокого кризиса.

Неоправданное расширение показаний к применению этих препаратов, безрецептурный отпуск, безответственное самолечение, использование их в животноводстве для стимуляции роста животных – все это привело к мутации бактерий и появлению штаммов с высокой сопротивляемостью к известным антибиотикам.

По оценкам ученых, уже сейчас в Европе от мультирезистентных инфекций умирают порядка 25 000 человек в год, примерно столько же – в США. По данным ВОЗ, в мире около полумиллиона человек инфицированы резистентным штаммом туберкулеза.

Если ничего не предпринимать, ситуация будет ухудшаться, и к 2050 году 10 миллионов человек будут ежегодно умирать от супербагов.

Упрямая Эшерихия

Фото из архива ТАСС

Эксперты составили список супербактерий и ранжировали их по степени опасности. К группе тех, что не поддаются лечению ни одним из доступных сегодня препаратов, относится семейство Enterobacteriaceae, в которое входит Escherichia coli. Большинству читателей она, наверняка, известна под именем кишечной палочки.

В норме некоторое количество E.coli содержится в кишечнике здорового человека и не причиняет ему вреда. Однако при определенных условиях она способна разрастаться и мигрировать в другие органы, вызывая самые разные заболевания, от гастроэнтерита до менингита новорожденных.

Один из мультирезистентных штаммов этой бактерии вызывает воспаление мочевыводящих путей.

Это заболевание особенно неприятно для женщин детородного возраста, так как, помимо всего прочего, осложняет течение беременности и имеет нежелательные последствия для новорожденного.

В интервью журналу New Scientist молодая англичанка Эмили Моррис, которая страдала от этого штамма более 10 лет, рассказала, как тяжело пришлось ей самой и ее малышу. Врачи вынуждены были прописать ему курс антибиотикотерапии прямо с рождения.

32-летняя Кэтрин Уильямс принимает антибиотики уже больше 10 лет практически постоянно. Лекарства могут лишь слегка облегчить воспаление мочевыводящих путей, но не вылечить его. Кроме того, Кэтрин постоянно принимает болеутоляющие препараты, так как страдает от сильных болей в мочевом пузыре.

Молодая женщина не хочет мириться с тем, что заболевание будет сопровождать ее всю жизнь. Но может ли современная медицина одержать победу над упрямой эшерихией?

На сцену выходит рутений

Металл рутений (Ruthenium). Фото с сайта wikipedia.org

В поисках решения проблемы ученые разрабатывают самые разные направления, порой весьма экзотические. О некоторых из них мы писали.

Нам придется пить молоко утконоса

И вот – новый кандидат для борьбы с мультирезистентными бактериями. Это металл рутений (Ruthenium).

Кстати, назван этот элемент периодической системы Менделеева из группы платиновых металлов в честь России (Ruthenia – латинское название Руси), так как открыт он был в 1844 году нашим соотечественником, химиком и фармацевтом, профессором Казанского университета Карлом Клаусом.

Рутений обладает рядом интересных биохимических свойств. В частности, он может присоединяться к молекулам ДНК, поэтому ученые активно исследуют возможности его использования в лечении рака, причем имеются удачные попытки такого применения.

А в марте 2019 года были опубликованы результаты интереснейшего исследования немецких ученых, проведенного на Международной космической станции, свидетельствующие в том числе и об антибактериальных свойствах этого металла.

Дело в том, что пленки микробов, образующихся на поверхностях МКС, способствуют коррозии некоторых материалов. Кроме того, как говорит руководитель исследования доктор Элизабет Громанн, микрогравитация, повышенная радиация и стресс пребывания в космосе способствуют снижению иммунитета космонавтов, а потому повышенная бактериальная нагрузка может представлять для них опасность.

Ученые проверили, поможет ли в борьбе с бактериями специальное покрытие AGXX, изготовленное из смеси серебра и рутения, если его использовать для поверхностей, которые в норме являются средоточием микробов, например, для двери туалета.

Поверхности со специальным покрытием оценили на микробную активность через 6, 12 и 19 месяцев.

Результаты весьма воодушевили исследователей: через 6 месяцев они были абсолютно свободны от бактерий, через 12 и 19 – некоторая активность наблюдалась, но в целом она была на 80% ниже обычной.

Кстати, покрытие из серебра без примеси рутения снижало ее только на 30%. При соприкосновении с AGXX гибли не только бактерии, но и вирусы, дрожжи и грибковые.

А что же супербаги?

Надежда есть!

Вид на Землю с Международной космической станции, где проводились исследования с использованием рутения. Фото с сайта synbiobeta.com

В медицине используют наноструктурные комплексы рутения. Бинуклеарный комплекс RuII интересен тем, что он люминесцентный, то есть производит белое сияние, если на него направить свет. Это позволяет ученым при помощи современных технологий визуализации наблюдать непосредственно за процессом взаимодействия комплекса с живыми клетками.

Команда ученых Шеффилдского университета (Великобритания) под руководством профессора Джима Томаса в сотрудничестве с Лабораторией Резерфорда-Аплтона предположили, что RuII может иметь антимикробные свойства. Результаты их исследования были опубликованы 9 апреля 2019 года.

Благодаря люминесцентности рутениевого комплекса, исследователи воочию убедились в том, что он прорывает клеточную оболочку грамм-отрицательной бактерии Е.coli, а затем проникает внутрь бактерии и двигается к полюсам клетки, разрушая ее.

Речь идет именно о том мультирезистентном штамме, который вызывает воспаление мочевыводящих путей.

Важен тот факт, что комплекс рутения, обладая разрушительным потенциалом против бактерий, не опасен для эукариотов, то есть живых организмов, клетки которых содержат ядро.

К эукариотам, разумеется, относится и человек. (Бактерии же являются прокариотами, то есть не обладают клеточным ядром и другими органоидами).

Чтобы убедиться в безопасности препарата, исследователи провели опыты на живых клеточных тканях и на животных, подвергнув их дозам, на несколько порядков превышающих минимальную концентрацию, необходимую для терапевтического эффекта. И в этом случае никакого вреда клеткам хозяина RuII не причинил.

Джим Томас считает, что его команда совершила значительный прорыв в борьбе с антибиотикорезистентностью, особенно с учетом того факта, что вероятность развития сопротивляемости бактерии к рутениевому комплексу очень низка.

Ученые на этом не останавливают свои поиски. Они считают, что RuII может быть эффективен и против других штаммов, а кроме того, сам подход использования наноструктур в борьбе с антибиотикорезистентностью может принести новые плоды.

Источники:

Ученые: к 2050 году супербактерии будут убивать 10 млн человек в год

This new compound could fight potent ‘superbugs’

International Space Station tests a new approach to fight the growing threat of antibiotic resistance