Ученые выделили из растения иссопа лекарственного пенициллиновую кислоту — вещество с антимикробной активностью. Его производят микроскопические грибы, населяющие ткани иссопа. Эксперименты показали, что это соединение эффективнее, чем популярные антибиотики, подавляет рост пяти видов болезнетворных микроорганизмов. Благодаря этому в перспективе на его основе можно будет создавать новые препараты для борьбы с бактериальными инфекциями, например пневмонией. Исследование, поддержаное грантом РНФ, опубликовано в журнале Antibiotics.
Устойчивость к антибиотикам — глобальная проблема современной медицины. Новые препараты разрабатывать сложно и дорого, более того, они быстро теряют эффективность из-за развития у бактерий устойчивости. Резистентность к антибиотикам может появляться благодаря генетическими мутациями в молекулах-мишенях, на которые действуют противомикробные соединения. Также она возникает, если у бактерий появляются ферменты, вызывающие ускоренное разрушение препаратов, или белки-транспортеры, которые откачивают антибиотики из клетки.
Ученые из Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова (Москва), Института химии растительных веществ Академии наук Узбекистана и Университета Новый Узбекистан (Ташкент) объединили усилия в поисках и тестировании антибиотиков следующего поколения. Одним из источников новых соединений служат лекарственные растения. Например, о противомикробных свойствах иссопа лекарственного (Hyssopus officinalis) люди знали еще в древности. Гиппократ использовал это растение для лечения хронического бронхита, чрезмерной потливости, воспаления кишечника и в качестве антисептика.
Теперь же исследователи выяснили, что антибактериальные свойства иссопа лекарственного обеспечивают микроскопические грибы, живущие в тканях растения, но не вызывающие у него заболеваний, — так называемые эндофитные грибы. Авторы выделили девять популяций — изолятов, — принадлежащих к разным видам этих грибов, и использовали их, чтобы получить экстракт веществ, подавляющих рост бактерий.
Ученые проверили противомикробные свойства экстрактов в отношении грибов Candida albicans, провоцирующих молочницу, непатогенной почвенной бактерии Bacillus subtilis, бактерии Staphylococcus aureus, вызывающей кожные инфекции и пневмонию, а также Escherichia coli, которая может приводить к кишечным инфекциям, и Pseudomonas aeruginosa — возбудителя внутрибольничных инфекций.
Чувствительность к антибиотику оценивали при помощи бумажных дисков, пропитанных экстрактами эндофитных грибов. Их клали в чашки Петри с питательной средой и культурами патогенных бактерий и гриба и наблюдали, смогут ли микроорганизмы выжить вокруг диска в течение суток. Наибольшую эффективность показал экстракт грибов под названием Chaetomium elatum, который подавлял рост бактерий и патогенного гриба на 2–7% эффективнее, чем такие широко используемые антибиотики как ампициллин и цефтриаксон.
Затем авторы выделили в чистом виде антимикробное соединение из грибов Сhaetomium elatum и исследовали его структуру. Им оказалась пенициллиновая кислота. После этого повторили тест с бумажными дисками, чтобы убедиться, что именно пенициллиновая кислота обуславливает противомикробную активность. Дополнительные исследования показали, что в чистом виде это соединение эффективно против бактерий, но не против Candida albicans, несмотря на то, что изолят Сhaetomium elatum, из которого получили пенициллиновую кислоту, замедлял рост этих грибов. Такую особенность можно объяснить тем, что Сhaetomium elatum, вероятно, использует помимо пенициллиновой кислоты другие соединения, чтобы бороться с грибами-конкурентами.
«Мы выяснили, что пенициллиновая кислота хорошо действует как на грамположительные, так и на грамотрицательные бактерии. Важным плюсом этого соединения является то, что оно не вызывает лекарственную устойчивость у грамотрицательных бактерий. Кроме того, оно не приводит к образованию биопленок, показывая одинаковую эффективность в отношении бактерий, объединенных в биопленку, и в свободноплавающих формах. Это в перспективе позволит использовать пенициллиновую кислоту в качестве антибиотика. Необходимы дальнейшие исследования для оптимизации попадания этого препарата внутрь клетки», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Павел Назаров, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Научно-исследовательского института физико-химической биологии имени А. Н. Белозерского МГУ.