Альтернатива антибиотикам при лечении инфекций мочевыводящих путей

Исследователи сообщили о новом способе лечения инфекций мочевыводящих путей (ИМП) у мышей без использования антибиотиков.

Инфекция мочевыводящих путей (ИМВП) — это инфекция любой части мочевыделительной системы — почек , мочеточников, мочевого пузыря или уретры. Большинство таких инфекций поражают нижние мочевыводящие пути, то есть мочевой пузырь и уретру. ИМВП вызывают микроорганизмы, как правило, бактерии, которые живут в кишечнике, а затем распространяются в мочевыводящие пути. Это наиболее распространенный и рецидивирующий тип бактериальной инфекции, и ИМВП может развиться у человека любого возраста и пола. По оценкам, около 100 миллионов человек ежегодно заболевают ИМВП, и почти 80 процентов ИМВП вызываются бактериями Escherichia coli (E. coli) . Эти бактерии безвредно живут в кишечнике, но могут распространяться к мочевыводящим путям и вплоть до мочевого пузыря, где они могут вызывать проблемы. ИМВП носят рецидивирующий характер, поскольку популяции бактерий из кишечника постоянно заполняют мочевыводящие пути болезнетворными бактериями. Симптомы включают болезненные и жгучие ощущения при мочеиспускании, а эти бактерии могут также проникать в почки, вызывая боль и лихорадку, и даже попадать в кровоток. Такие бактериальные инфекции лечатся пероральными препаратами, называемыми антибиотиками. К сожалению, у врачей заканчиваются пероральные антибиотики для лечения таких инфекций, главным образом потому, что вызывающие их бактерии с каждым днем ​​становятся все более устойчивыми к этим антибиотикам, и поэтому большинство антибиотиков, доступных сегодня в аптеках, больше не эффективны. Устойчивость к антибиотикам растет во всем мире, и одним из примеров, наглядно демонстрирующих наши ошибки, является рост устойчивых штаммов бактерии E. coli, поскольку именно она является причиной большинства инфекций мочевыводящих путей. В таких случаях, когда инфекция возникает, ее лечат антибиотиками с первого раза, но когда она возникает снова и снова, в 10-20% случаев ранее использованный антибиотик не реагирует. Для лечения рецидивирующих инфекций мочевыводящих путей врачам приходится либо назначать старые, менее эффективные антибиотики, либо вводить лекарство внутривенно, поскольку пероральный прием уже неэффективен.

Альтернативный препарат от ИМП

Новое исследование , проведенное учеными из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе, США, демонстрирует новый способ лечения инфекций мочевыводящих путей без использования антибиотиков. Главная цель — блокировать прикрепление бактерий к мочевыводящим путям и, таким образом, лечить инфекцию. Этот подход является совершенно новым способом решения проблемы инфекций мочевыводящих путей и антибиотикорезистентности, предоставляя альтернативу нашей зависимости от антибиотиков. При возникновении инфекции мочевыводящих путей бактерии E. coli сначала прикрепляются к сахарам на поверхности мочевого пузыря с помощью длинных, похожих на волоски структур, называемых пилями. Эти пили похожи на «липучку», которая позволяет бактериям прикрепляться к тканям, размножаться и вызывать инфекцию. Поэтому пили бактерий очень важны, и сахара, к которым они прикрепляются, бывают разных видов, хотя E. coli, как было замечено, предпочитает определенный сахар, называемый маннозой. Исследователи создали химически модифицированную версию маннозы, названную маннозидом, и когда они высвободили эти маннозиды, бактерии с помощью пилей захватили молекулы маннозидов, которые затем были выведены с мочой, поскольку маннозиды были свободно перемещающимися молекулами. Сахар галактоза прикрепляется к адгезивным белкам на концах пилей бактерий. Аналогичным образом исследователи создали галактозид против этой галактозы, и после этого взаимодействия галактозида и галактозы бактерии прикрепились к галактозиду вместо галактозы, закрепленной в мочевыводящих путях. Бактерии были обмануты! Чтобы проверить значимость галактозида, после инъекции E. coli мышам вводили либо галактозид, либо плацебо. Было замечено, что количество бактерий в мочевом пузыре и почках значительно снизилось. Оба метода лечения вместе оказали наиболее сильное воздействие: количество бактерий в мочевом пузыре снизилось в несколько раз, а в почках они были практически уничтожены.

Эти два разных ингибитора обладают синергетическим терапевтическим эффектом, поскольку оба процесса участвуют в прикреплении бактерий во время инфекции. Бактериальные пили, прикрепляющиеся к маннозе, играют важную роль в мочевом пузыре, тогда как пили, прикрепляющиеся к галактозе, более важны в почках. Предотвращение прикрепления бактерий к этим сахарам может помочь бороться с инфекцией в мочевом пузыре и почках. Это исследование, опубликованное в журнале Proceedings of National Academy of Science of USA, обнадеживает и предполагает новый подход с использованием «молекул-приманок» для обмана бактерий и их выведения из организма. Пилюсы, использованные в качестве мишени в этом исследовании, обнаруживаются в большинстве штаммов кишечной палочки , а также в других бактериях. Теоретически, лечение маннозидом может вымыть множество других бактерий, подобно тому как антитело убивает дополнительные бактерии вместе с мишенью. Но это может вызвать дисбаланс и привести к росту вредных бактерий и уничтожению полезных. Чтобы понять происходящие процессы, исследователи измерили состав кишечной микробиоты после лечения маннозидом. Это оказало минимальное воздействие на другие кишечные бактерии, не являющиеся причиной инфекций мочевыводящих путей. Это резко контрастирует с масштабными изменениями численности многих видов микроорганизмов, наблюдаемыми после лечения бактериальной инфекции антибиотиками.

Очень надежды на будущее

Хотя штамм бактерий не был полностью уничтожен, результаты, тем не менее, многообещающие. Поскольку бактерии не могут оставаться в организме, вероятность развития резистентности к препарату ниже, так как, в отличие от антибиотиков, лекарство не заставит бактерии погибнуть или развить устойчивость для выживания. Конечная цель — борьба с распространенной проблемой рецидивирующих инфекций мочевыводящих путей и ее предотвращение путем предоставления альтернативы антибиотикам. Это приобретает особую актуальность в связи с глобальным кризисом антибактериальной резистентности. Эти результаты пока подтверждены на мышах, и теперь планируется проведение испытаний на людях. Поскольку первым шагом для многих болезнетворных бактерий является связывание сахара на поверхности внутри организма, этот подход может быть применен и к другим патогенам, помимо E. coli . Выявив такие белки, которые бактерии, вероятно, используют для прикрепления к определенным участкам, мы сможем разработать соединения, ингибирующие их связывание. Однако, прежде чем галактозид поступит в клинические испытания на людях, необходимы дальнейшие исследования, чтобы показать, что он нетоксичен и может всасываться в кровоток при приеме внутрь. Тем не менее, это важный шаг на пути к разработке альтернатив антибиотикам. Поскольку маннозид не является антибиотиком, его потенциально можно использовать для лечения инфекций мочевыводящих путей, вызванных устойчивыми к антибиотикам штаммами бактерий. Компания Fimbrion Therapeutics, одним из соучредителей которой являются ведущие авторы этого исследования, разрабатывает маннозиды и другие препараты в качестве потенциальных средств лечения инфекций мочевыводящих путей. Fimbrion сотрудничает с фармацевтическим гигантом GlaxoSmithKline в доклинической разработке маннозидов для борьбы с инфекциями мочевыводящих путей у людей.

Источник (ы)

Калас В. и др. 2018. Структурно-ориентированное открытие гликомиметических лигандов FmlH в качестве ингибиторов бактериальной адгезии при инфекциях мочевыводящих путей. Труды Национальной академии наук . DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1720140115