Исследовательская группа из Базельского университета выяснила, почему некоторые бактерии могут выживать после антибиотикотерапии.
Такие инфекции, как туберкулез или брюшной тиф, обычно хорошо поддаются лечению антибиотиками, по крайней мере, до тех пор, пока бактерии к ним не резистентны. Однако полного уничтожения бактерий не всегда удается добиться. У некоторых пациентов часть бактерий выживает после антибиотикотерапии, персистировать и затем вызвать рецидив заболевания. В течение долгого времени ученые пытались выяснить, почему антибиотики не могут уничтожить все бактерии.
Группа профессора Дирка Буманна из Биоцентра Базельского университета показала, что это происходит не из-за спящих и поэтому нечувствительных патогенов, как можно было бы ожидать. Скорее, в тканях существуют определенные участки, в которых, например, сальмонеллы, вызывающие брюшной тиф, могут выживать более или менее незатронутыми иммунной защитой организма. Исследователи опубликовали свои результаты в журнале PNAS.
"После антибиотикотерапии выживает лишь примерно каждая сотая бактерия",
- говорит Буманн. "Отслеживание и изучение этих немногих сальмонелл в тканях похоже на поиск иголки в стоге сена".
Чтобы справиться с этой сизифовой задачей, исследователи использовали так называемую серийную двухфотонную томографию - метод, который ранее применялся в нейробиологии для обнаружения тончайших нервных волокон в мозге. Сканирующее устройство создает изображение поверхности ткани, а затем срезает верхний слой. Новая поверхность сканируется снова, после чего делается следующий срез. Таким образом, прибор прокладывает себе путь, срез за срезом, через всю ткань. Это позволяет ученым получить подробное трехмерное изображение ткани и определить, где находятся немногие выжившие бактерии.
В своем исследовании ученые делали снимки селезенки зараженных мышей. Большинство сальмонелл живет в так называемой красной пульпе селезенки - станции переработки эритроцитов. "Здесь сальмонеллы почти полностью уничтожаются во время лечения антибиотиками", - объясняет Буманн. Некоторые сальмонеллы живут и в другой области селезенки - белой пульпе, где обычно начинается иммунный ответ. Однако в этой области антибиотикотерапия малоэффективна. Таким образом, белая пульпа становится основным местом обитания выживших сальмонелл. "Это иронично, что патогены прячутся в организме именно там, где они должны быть пойманы в качестве виновника и там где должна быть активирована эффективная защита против них", - говорит Буманн.
Как бактерии выживают в этом удивительном месте? Ученые обнаружили, что антибиотики сами по себе не могут уничтожить сальмонеллу в тканях, но для уничтожения бактерий необходима помощь иммунной системы. В частности, решающее значение имеют нейтрофилы, которые для успешного уничтожения сальмонелл должны работать вместе с антибиотиком в течение нескольких дней. В белой пульпе, однако, нейтрофилов совсем немного, и их число сокращается во время лечения. При ослаблении поддержки со стороны нейтрофилов хозяина антибиотик сам по себе не может уничтожить локальных бактерий.
Чтобы преодолеть эту проблему, исследовательская группа попробовала усилить защитные силы организма с помощью одновременно применяемой иммунной терапии. "Такой подход может помочь стимулировать иммунную систему и поддерживать высокую концентрацию нейтрофилов в течение длительного времени", - объясняет Буманн. Действительно, такая дополнительная терапия может привести к более эффективному очищению организма от бактерий, открывая новые возможности для предотвращения рецидивов.
Полученные результаты определяют неравномерную колонизацию тканей сальмонеллами и пространственно-временную динамику воспаления как основные причины персистенции сальмонелл и создают мощный подход для изучения опасных патогенов в сложной среде обитания хозяина.
