Ученые из Каролинского института в Швеции представили новый принцип борьбы с бактериальными инфекциями, другими словами, новый тип антибиотика в журнале FASEB Journal. Новый механизм действия антибиотиков основан на избирательном блокировании тиоредоксиновой системы в клетках, которая имеет решающее значение для роста некоторых бактерий. Ученые надеются, что смогут лечить такие заболевания, как язва желудка, туберкулез и MRSA.
"Еще предстоит проделать большую работу, но мы полагаем, что этот механизм можно будет использовать, когда, например, антибиотики широкого спектра действия окажутся неадекватными", говорит профессор Арне Холмгрен, руководитель исследования, которое сейчас публикуется.
Система тиоредоксина присутствует во всех клетках и играет центральную роль в способности создавать новую ДНК (генетический материал). Это также важно для защиты клетки от процесса, известного как окислительный стресс, который возникает, когда образуются избыточные кислородные радикалы и другие окислители. Это может произойти, например, во время атаки лейкоцитов на бактерии, и это может повредить или убить клетку. Наиболее важными компонентами тиоредоксиновой системы являются ферменты тиоредоксин и тиоредоксинредуктаза, из которых первый (очень упрощенный) требуется в процессе создания строительных кирпичей будущей ДНК, а второй обеспечивает сохранение тиоредоксина. активный.
Помимо тиоредоксиновой системы, у млекопитающих и людей, а также у некоторых бактерий в клетке есть второй аналогичный биохимический процесс, основанный на ферменте глутаредоксине. Система тиоредоксина и система глутаредоксина действуют как резервные копии друг друга. Однако многие бактерии, вызывающие заболевание, такие как Helicobacter pylori (вызывающие язву желудка), туберкулезная бактерия Mycobacterium tuberculosis и мультирезистентная бактерия стафилококка MRSA, имеют только тиоредоксиновую систему. У этих бактерий отсутствует система глутаредоксина. Это делает эти бактерии очень уязвимыми для веществ, ингибирующих тиоредоксин и тиоредоксинредуктазу.
"Кроме того, тиоредоксинредуктазы в бактериях сильно отличаются по химическому составу и структуре от ферментов человека. И именно эти различия и тот факт, что у некоторых бактерий отсутствует система глутаредоксина, означают, что препараты, влияющие на тиоредоксинредуктазу, могут использоваться в качестве антибиотиков. Это то, что мы обнаружили", говорит Арне Холмгрен.
В опубликованном сейчас исследовании описывается, как ученые использовали лекарство-кандидат, известный как эбселен, который ранее был протестирован для лечения инсульта и воспаления. Ученые обнаружили, что эбселен и аналогичные синтетические вещества ингибируют, среди прочего, тиоредоксинредуктазу у бактерий. В лабораторных экспериментах ученые увидели, как эбселен убивает одни виды бактерий, а не другие. Им удалось изменить генетические свойства кишечной палочки (E. coli), который обычно не чувствителен к эбселену, и таким образом исследовать механизмы, лежащие в основе эффекта антибиотика. Они показали, что бактерии, у которых были выключены гены в молекуле ДНК, которые кодируют фермент глутаредоксин или образование трипептида глутатиона, который является еще одним важным компонентом системы глутаредоксина, должны быть более восприимчивы к эбселену, чем обычно.
Бактерии, устойчивые к нескольким типам антибиотиков, представляют собой серьезную и обширную проблему во всем мире. Метод атаки бактерий путем предотвращения образования их клеточной стенки, который был открыт при открытии пенициллина в начале 20-го века, все еще используется в нескольких вариантах. По этой причине уже давно было очевидно, что наука должна найти новые способы борьбы с болезнями, вызванными бактериальными инфекциями. Ученые, написавшие статью, считают, что новый принцип антибиотика, который они представляют, может быть частью решения.
"Особенно интересно то, что MRSA и устойчивый к антибиотикам ТБ также чувствительны к эбселену и новым синтетическим веществам. И стоит отметить, что эбселен является антиоксидантом, как и витамин С. Это означает, что он защищает хозяина от окислительного стресса, и таким образом мы можем убить двух зайцев", говорит Арне Холмгрен.