Полимиксин действует только против метаболически активных бактерий
Британские исследователи из Имперского колледжа Лондона и Университетского колледжа Лондона выяснили, что полимиксины эффективно уничтожают бактерии только тогда, когда они метаболически активны. Если бактерии находятся в «спящем» состоянии, антибиотик практически не действует - эффект восстанавливается лишь при добавлении глюкозы, что указывает на зависимость механизма действия от энергетического состояния клетки. Работа опубликована в Nature Microbiology и раскрывает ключевые этапы взаимодействия полимиксина B с клеточной стенкой Escherichia coli.
Полимиксины - полициклические катионные пептиды, применяемые против грамотрицательных бактерий. Их действие связано с разрушением внешней липополисахаридной мембраны (ЛПС), однако механизм бактерицидности оставался неясным. Чтобы детализировать этот процесс, авторы использовали комбинацию методов - от атомно-силовой микроскопии (AFM) до масс-спектрометрии липида A. Для экспериментов брали штаммы E. coli, включая варианты с плазмидами mcr-1 и mcr-1*, выращенные 18 часов в Mueller-Hinton бульоне при 37 °C. После промывки культуры переводили в минимальную среду M9 с и без глюкозы, чтобы смоделировать активное и метаболически «спящее» состояния. Минимальные ингибирующие концентрации (MIC) определяли методом бульонной развёртки, а кинетику гибели (time-kill) отслеживали по динамике КОЕ в течение 2 часов после добавления полимиксина B.
Анализ с помощью AFM и сканирующей электронной микроскопии показал, что уже через 15 минут после контакта с антибиотиком на поверхности клеток E. coli появляются характерные выпячивания и нарушения структуры наружной мембраны. Эти изменения сопровождались активным высвобождением липополисахаридов в среду, что было подтверждено с помощью окрашивания Pro-Q Emerald и масс-спектрометрии MALDI-TOF. При этом уровень цитоплазматических белков оставался неизменным, что исключает массовый лизис клеток на ранних стадиях.
Дальнейший анализ продемонстрировал, что бактерии не просто теряют ЛПС, но и пытаются компенсировать потери, активно синтезируя новые липиды A. Когда ферменты липидного синтеза блокировали (ингибиторы LpxC, MsbA), бактерицидный эффект антибиотика заметно ослабевал. Это позволило авторам предположить, что полимиксин запускает цикл повторяющихся потерь и восстановления ЛПС, постепенно истощающий клеточные ресурсы и приводящий к разрушению мембраны.
Ключевым наблюдением стало то, что выпячивания и утрата ЛПС происходили исключительно у активно делящихся бактерий. В стационарной фазе, когда метаболизм снижен, полимиксин не вызывал структурных изменений, если в среде отсутствовала глюкоза. Таким образом, для проявления бактерицидного эффекта требуется энергетически зависимый процесс ремоделирования мембраны. Эти результаты объясняют, почему полимиксины демонстрируют высокую эффективность in vitro, но менее результативны в организме, где значительная часть бактерий находится в метаболически неактивном состоянии. Новые данные открывают путь к разработке стратегий, направленных на повышение чувствительности «спящих» клеток и преодоление устойчивости к противомикробным препаратам.
Источник: https://nplus1.ru/news/2025/10/01/polymyxin-ecoli