Аннотация:
Исследователи из Техасского университета A&M в США изучают роль меди в устойчивости организма к инфекциям мочевыводящих путей (ИМП), надеясь использовать собственный естественный защитный механизм организма для поиска новых способов лечения все более серьезных инфекций мочевыводящих путей, устойчивых к антибиотикам. Проект получил финансирование в размере 1,48 миллиона долларов США от Национальных институтов здравоохранения (NIH). Целью исследований является не просто использование меди в качестве традиционного антибактериального препарата, а выяснение того, как организм использует медь для борьбы с бактериями и как патогенные бактерии адаптируются к этой атаке и продолжают выживать.
Медь — микроэлемент, необходимый человеку и животным для поддержания нормальных физиологических функций. Однако когда концентрация и действие среды достигают определенных условий, она приобретает очевидную токсичность для бактерий. Таким образом, иммунная система человека фактически уже приняла медь как часть своей естественной системы иммунной защиты. При возникновении инфекции специализированные иммунные клетки поглощают бактерии и атакуют их различными противомикробными веществами, включая медь. Исследователи из Техасского университета A&M ранее обнаружили, что уровень меди в моче также увеличивается при возникновении инфекции мочевыводящих путей, что позволяет предположить, что организм может активно мобилизовать медь, чтобы помочь избавиться от вторгшихся бактерий.
Однако бактерии не беззащитны. Поскольку медь естественным образом присутствует в окружающей среде, многие бактерии выработали набор механизмов борьбы с токсичностью меди, например, выведение меди из клетки или ограничение ущерба, причиняемого медью самим себе. Далее исследовательская группа надеется определить генетические и молекулярные механизмы, с помощью которых бактерии, вызывающие инфекции мочевыводящих путей, противостоят повышенным концентрациям меди в организме.
Исследователи полагают, что если они смогут выяснить, как бактерии преодолевают «медный стресс», создаваемый организмом, возможно, появится возможность найти новые стратегии лечения, которые снова сделают бактерии более уязвимыми к меди и другим механизмам иммунной защиты. Эта идея отличается от традиционного лечения антибиотиками, поскольку она не просто ищет новый препарат, который может напрямую убивать бактерии, но пытается ослабить защитные возможности бактерий и позволить препарату сформировать синергетический эффект с иммунной системой человека.
Исследовательская группа также обнаружила потенциально важную подсказку: медь может влиять на пили, которые бактерии используют для прикрепления к клеткам мочевого пузыря. Пили — это нитевидные структуры на поверхности бактерий, которые помогают им прочно прикрепляться к слизистой оболочке мочевого пузыря. Если медь способна вмешиваться в эти структуры, бактериям может быть трудно продолжать прикрепляться к ткани мочевого пузыря, даже если они не уничтожаются напрямую.
Этот механизм имеет особое значение, поскольку сами мочевыводящие пути имеют очень простой, но эффективный метод физической защиты — поток мочи. Бактерии, которые прочно прикрепляются к слизистой оболочке мочевого пузыря, с большей вероятностью вызывают инфекцию, тогда как бактерии, которые не могут прочно прикрепиться, с большей вероятностью выделяются с мочой. Следовательно, нарушение способности бактерий к прикреплению может стать дополнительным средством борьбы с инфекцией.
Однако больше меди не всегда лучше. Медь также может повредить собственные клетки организма при более высоких концентрациях, поэтому организм должен строго контролировать процесс транспортировки, хранения и высвобождения меди. В настоящее время исследователи уделяют особое внимание медьсодержащему белку церулоплазмину, который, как показали предыдущие исследования, может участвовать в транспортировке и мобилизации меди при инфекциях мочевыводящих путей. Исследовательская группа хотела выяснить, как именно церулоплазмин регулирует поступление меди при возникновении инфекции и как этот процесс помогает организму контролировать бактерии.
Тем временем исследователи обнаружили экспериментальное антибактериальное соединение, антибактериальное действие которого значительно усиливается в присутствии меди. На следующем этапе они планируют модифицировать и протестировать это соединение и родственные ему структуры, чтобы найти кандидатов на лекарства, которые могут работать с естественным защитным механизмом меди в организме.
Эта стратегия может обеспечить еще один путь лечения инфекций мочевыводящих путей, при которых растет устойчивость к антибиотикам. Традиционные антибиотики в основном нацелены на сами бактерии, в то время как новые направления исследований надеются одновременно рассмотреть синергетические отношения между иммунной системой человека и лекарствами и улучшить терапевтический эффект за счет усиления существующих защитных механизмов организма.
Исследователи также отметили, что до появления «медьзависимой» терапии, которую можно будет использовать для клинического лечения, осталось еще несколько лет. Эта работа все еще находится на ранних стадиях, и ее главная цель — понять механизмы нападения и защиты между организмом человека и бактериями, окружающими медь, и найти прорывы, которые можно будет использовать в методах лечения в будущем, поэтому медь сама по себе пока не может считаться проверенным средством лечения инфекций мочевыводящих путей.
Если исследование в конечном итоге окажется успешным, его последствия могут выйти за рамки инфекций мочевыводящих путей. Некоторые бактерии, вызывающие инфекции мочевыводящих путей, также могут инфицировать другие части тела, поэтому изучение того, как эти бактерии сопротивляются меди, может помочь ученым понять аналогичные механизмы при других бактериальных инфекциях. Кроме того, у собак и других животных часто встречаются рецидивирующие инфекции мочевыводящих путей, поэтому в будущем результаты могут быть применены и в ветеринарии.
Основная идея всего исследования — наблюдать за процессом заражения с двух сторон: «возбудителя» и «хозяина»: с одной стороны, мы изучаем, как бактерии сопротивляются меди, с другой стороны, мы изучаем, как организм человека мобилизует и транспортирует медь, и в конечном итоге ищем методы лечения, которые позволят двум наборам механизмов работать вместе. Для инфекций с растущей устойчивостью к антибиотикам идея использования естественной иммунной защиты организма, а не полагаться исключительно на постоянную разработку новых антибиотиков, может стать важным направлением будущих исследований противоинфекционных препаратов.
Комментарии