Molecular-genetic mechanisms of conservation of the pathogenic potential of the causative agents environments of natural-focus sapronosis

Full Text

Проблема сохранения патогенных микроорганизмов и способов их существования в окружающей среде стала одной из актуальных в современной микробиологии.
Эндемичность природно-очаговых сапронозов связана со способностью их возбудителей сохраняться в природных экосистемах [6, 18].
Эколого-эпидемиологическое изучение сапронозных инфекций имеет не только
медицинское, но и общебиологическое значение, поскольку, несмотря на достаточно длительную историю изучения сапронозов, появляющиеся новые представления
о симбиотических отношениях, паразитарных системах и адаптационных стратегиях их возбудителей все больше расходятся с классическими эпидемиологическими
и биологическими концепциями [1]. Отчасти это сопряжено с отсутствием единого
взгляда на терминологию и экологические особенности возбудителей при их циркуляции в природных условиях и в организме человека [2, 3, 18].
Парадигма межэпидемических периодов предполагает два способа существования возбудителей: активный (циркуляция вне наземной паразитарной системы, в
почвах или водоемах) и пассивный (резервация в покоящемся, неактивном состоянии).
В конце прошлого века было доказано существование устойчивых (покоящихся,
дремлющих, спящих) клеточных форм у неспорообразующих бактерий, обитающих
в почвах и водоемах, жизнеспособных, но некультивируемых клеток (viable, but nonculturable, VBNC), а также явления персистенции бактерий (persister — устойчивый)
в организме теплокровных животных и людей [1, 2, 18].
Устойчивые клеточные формы с низкой метаболической и репликативной
активностью не обнаруживаются традиционными микробиологическими методами [27, 49]. Эти формы имеют большое значение в реализации биологичес-ких свойств многочисленной и разнообразной группы возбудителей сапронозов:
экологической пластичности, многообразии форм устойчивости к внешним
стрессорам, формирование резистентности к антибиотикам и другим антибактериальным средствам [2, 16].
В последние годы всплеск научного интереса к устойчивым формам возбудителей инфекций связан с возрастающим медико-эпидемиологическим значением
феномена устойчивых клеточных форм, а также появлением и развитием методов
молекулярно-клеточной биологии, открытием генетических модулей токсин-антитоксиновых систем (ТАС) [1]. Это послужило основанием для разработки принципиально новых технологий исследования механизмов сохранения патогенного
потенциала устойчивых клеточных форм возбудителей природно-очаговых сапронозов в межэпидемические периоды [2, 18].
Пограничное положение этой своеобразной и обширной группы бактерий,
способных как к паразитическому, так и к сапрофитическому существованию, обусловило недостаточную изученность путей и способов резервации возбудителей, а
также сохранения ими вирулентности [5]. Возможно, что раскрытие механизмов
участия ТАС в формировании устойчивых форм бактерий станет недостающим звеном в изучении общих стратегий выживания возбудителей природно-очаговых сапронозов как в организме человека и животных, так и во внешней среде.
Цель обзора: показать значение генетических модулей ТАС в возникновении
устойчивых форм бактериальных клеток и сохранении патогенного потенциала возбудителей природно-очаговых сапронозов.
Возбудители природно-очаговых сапронозов. Сапронозы (сапрос — гнилой и nosos —
болезнь) — это болезни, передающиеся человеку из абиотических субстратов окружающей среды (почвы, воды, разлагающихся растений, экскрементов животных и
других) [6].
Наиболее важная особенность сапронозов в том, что бактерии-возбудители не
только сохраняются, но и активно размножаются в абиотических субстратах (сапрофитическая фаза), а попав в организм теплокровного животного (или человека),
продолжают репликацию и в нем (паразитическая фаза). Возможными источниками
возбудителей являются животные, что стало основанием назвать эту группу инфекций сапрозоонозами [18].
К возбудителям инфекций данной группы относятся Legionella pneumophila,
Pseudomonas pseudomallei, Listeria monocytogenes, Vibrio cholerae, Erysipelothrix,
Bacillus anthracis, Leptospira interrogаns, Yersinia pseudotuberculosis, Yersinia
enterocolitica, Vibrio cholerae spp. и другие бактерии, главным естественным местом
обитания которых являются абиотические объекты окружающей среды [2].
В основе патогенных свойств возбудителей природно-очаговых сапронозов лежат генетически детерминированные факторы патогенности (адгезины, инвазины,
ферменты, токсины и др.), которые сформировались у них в процессе эволюции для
существования в объектах окружающей среды и проникновения в клетки и ткани
представителей почвенной, водной, морской флоры и фауны [2, 4]. Эти универсальные факторы патогенности благодаря комплементарности детерминант могут
воздействовать на соответствующие химические мишени как в объектах внешней
среды, так и в организме теплокровных животных и человека [5].
Парадигма о природной очаговости болезней в течение длительного времени
опиралась на постулат о постоянной циркуляции возбудителей на определенной
территории. Однако в последние десятилетия был выдвинут и обоснован тезис о
межэпидемических (межэпизоотических) периодах и дискретности процесса циркуляции возбудителей (сезонных, годовых, многолетних) как о закономерной особенности природных очагов [2, 3, 5]. Стало очевидно, что в наземных экосистемах
циркуляция возбудителей сапронозов (чумы, псевдотуберкулеза, лептоспироза, листериоза, мелиоидоза, легионеллеза, холеры, туляремии, сибирской язвы) также
ограничена во времени и пространстве [5].
Например, перерывы в активной циркуляции Yersinia pestis могут длиться десятки лет [2, 5]. Дискретность обращения возбудителей сапронозов выражена и в
эпидемических проявлениях холеры и других инфекций, природная очаговость которых связана с водными и наземными системами [1, 5].
Таким образом, обитающие в окружающей среде возбудители типичных сапронозов могут существовать и размножаться без всякой связи с теплокровными организмами и приобретают эпидемиологическое значение, когда появляется возможность передачи их из естественных мест обитания в организм теплокровного животного (или человека), где они продолжают репликацию. Наличие двух сред обитания
способствует сохранению их в биосфере и определяет их дальнейшую эволюцию в
этом направлении [1, 3, 5, 6, 18].
Как обитатели разных экосистем возбудители сапронозов постоянно сталкиваются с потенциально опасными неблагоприятными факторами, что обусловило
необходимость формирования ими в процессе эволюции определенных адаптационных стратегий генетической саморегуляции [1, 3, 18].
Эти стратегии обеспечивают не только высокую экологическую пластичность
микроорганизмов-сапрофитов, но и возможность сохранения возбудителей, обладающих значительным инфекционным потенциалом, в условиях влияния многочисленных факторов окружающей среды и организма человека. Источником сапронозных инфекций может служить и госпитальная среда: медицинские приборы и
оборудование, трансплантаты и биологические жидкости, на которых возбудители
сохраняются в течение длительного времени в виде биопленок, устойчивых клеточных форм, спор. Это обеспечивает фазовое развитие эпидемических проявлений
внутригоспитальных инфекций с периодическим доминированием мультирезистентных клонов [24, 32, 33].
Известно, что спорообразующие патогенные бактерии (клостридии, бациллы)
в условиях резкого ограничения питательных веществ в среде обитания могут десятилетиями сохраняться в почвах в виде покоящихся форм — спор или цист до
наступления благоприятных для размножения условий. Например, споры Bacillus
anthracis, возбудителя сибирской язвы, при благоприятных условиях способны прорастать в почве, осуществляя полный вегетативный цикл [27].
В конце ХХ века было доказано существование покоящихся устойчивых («дремлющих») клеточных форм у неспорообразующих бактерий, обитающих в почвах
и водоемах и находящихся в организме теплокровных животных и людей [13].
Субпопуляции этих клеточных форм отличаются сниженными темпами роста и
метаболической активности, но при наступлении оптимальных условий роста обладают способностью к быстрому восстановлению тех патогенных характеристик,
которые имели ранее [27, 49].
Эволюционная значимость поддержания такой гетерогенности популяции аналогична генетическим стратегиям формирования фенотипов, обусловленных генотипом и условиями внешней среды, увеличивающими вероятность выживания микроорганизмов в условиях нестабильности экологических условий, а также действия
антибактериальных средств [16].
Образование устойчивых форм у возбудителей сапронозов вызвано рядом
стрессорных факторов среды обитания (изменением гидротермического режима,
дефицитом питательных веществ, воздействием антибиотиков и другими) и имеет
выраженную адаптивную природу [6, 49].
Возбудители сапронозов, переходя в некультивируемое состояние, получают
возможность длительного существования во внешней среде, вне теплокровного
организма. При этом неактивные клетки сохраняют свой патогенный потенциал и при наступлении благоприятных условий вновь трансформируются в вегетативные
формы [27].
К настоящему времени устойчивые (покоящиеся) формы выделены у многих
бактерий, в том числе возбудителей природно-очаговых инфекций (чумы, псевдотуберкулеза, листериоза и других сапронозов) [16, 32]. Обнаружение этих форм возбудителей сапронозов в очагах, в почвах и водоемах было подкреплено результатами
экспериментальных исследований по индукции процессов реверсивного перехода
иерсиний, листерий, и сальмонелл в покоящееся состояние [3, 5, 18].
После открытия этих адаптационных феноменов было предположено, что механизмы реверсивного перехода бактерий в покоящееся состояние и обратный переход в вегетативные (активные) формы имеют сложную генетическую регуляцию, а
их индукция обусловлена сочетанием комплекса биотических и абиотических факторов среды обитания [2, 4, 6].
Сезонные и климатические сдвиги выраженности этих факторов способны вызвать адаптивную перестройку микробных популяций и индуцировать переход вегетативных форм, присущих фазе циркуляции возбудителей, в покоящееся состояние,
обеспечивающее их резервацию в межэпидемических периодах в природных очагах,
а также вызывать обострение, рецидивы и хронизацию инфекции [1, 3, 10, 38].
В настоящее время хорошо охарактеризованы две четко определенные устойчивые формы у неспорообразующих бактерий: жизнеспособное, но некультивируемое
состояние (VBNC) и персистенция клеток.
Устойчивые клеточные формы. Культивирование микроорганизмов — одна из
фундаментальных микробиологических характеристик, а координированное воспроизведение всех клеточных компонентов и структур, ведущее в конечном итоге
к увеличению массы клетки — один из главных критериев ее жизнеспособности.
Однако в ХХ веке у микроорганизмов были открыты анабиотические формы существования, которые не в полной мере отвечали критерию жизнеспособности.
Это клетки-персистеры и жизнеспособные, но некультивируемые бактерии, которые были объединены под общим названием «покоящиеся клеточные формы»
[27, 47].
Клетки-персистеры. Эффект персистенции бактериальных клеток был открыт в
середине прошлого века. В последующих многочисленных исследованиях феномен
персистенции бактерий был подробно изучен [6-8, 12, 29, 36]. В частности, было
установлено, что клетки-персистеры обычно составляют лишь небольшую часть
бактериальной популяции. В штаммах E. coli дикого типа их частота в планктонных культурах лишь около одной на миллион клеток [10, 21]. Однако в биопленках,
сложных многоклеточных бактериальных сообществах, которые обладают высокой
устойчивостью к антибиотикам и ответственны за более чем 80% инфекций человека, их частота существенно возрастает — до одной из ста бактерий [21].
Механизм формирования временной антибиотикорезистентности клетокперсистеров связан с репликативным и метаболическим покоем бактерий, находящихся в персистентном состоянии [32, 47]. Механизм действия большинства антибиотиков направлен на подавление жизненно важных внутриклеточных
процессов метаболически активных и растущих клеток, поэтому эффективность
этих препаратов зависит от физиологического состояния клетки. С этих позиций
эффект персистенции представляется как появление спонтанных и временно устойчивых к антибиотикам фенотипических клеточных вариантов в изогенных бактериальных популяциях [32].
В современном определении клетки-персистеры рассматриваются как покоящиеся и нерегулярные субпопуляции, находящиеся в растущей культуре, которые
устойчивы к нескольким типам антибиотиков, антисептикам и дезинфектантам
[9, 16, 32]. Принципиальное их отличие от антибиотикорезистентных бактерий-му-тантов в том, что клетки-персистеры не делятся, а их толерантный фенотип сохраняется только в период состояния покоя и, следовательно, не наследуется [21, 26].
Казалось бы, механизм фенотипической антибиотикорезистентности клетокперсистеров связан исключительно с состоянием метаболического и репликативного покоя. Однако недавние исследования [7, 8, 12, 24] показали физиологическую неоднородность фракции клеток-персистеров в популяции и разную степень
устойчивости к различным антибиотикам [24]. Экспериментальное селективное
ингибирование репликации бактерий вызывало резистентность к антибиотикам
только тогда, когда оно сопровождалось активным ответом клеток на стресс. Другие
исследователи [34, 47] показали, что подавление только метаболической активности
бактериальных клеток не препятствовало гибели 99% популяции от антибактериальных средств.
Кроме того, в работах Е. Maisonneuve et al. [29] и Van den Bergh et al. [42] отражено, что фенотипическая популяция единичных клеток-персистеров присутствует
в большинстве бактериальных культур, находящихся в стационарной фазе роста и в
отсутствии влияния антибиотиков и стресса. В процессе жизнедеятельности вегетативные (активные) бактериальные клетки популяций могут трансформироваться в
персистентный фенотип и обратно, при этом скорость таких реверсий ориентирована на фазы роста и условия среды обитания [29, 42].
Таким образом, сделан вывод, что индукция образования клеток-персистеров
не связана исключительно с влиянием антибактериальных средств, а уровни бактериальной персистенции зависят от нескольких факторов окружающей среды и
генетически детерминированного механизма регуляции их формирования [16, 32,
47]. Эти клетки защищают популяцию от гибели, связанной с внезапной и массивной антибиотикотерапией, давая конкурентное преимущество микроорганизмам в
периодически изменяющихся условиях среды обитания [32, 47].
Присутствие клеток-персистеров в бактериальной культуре, в том числе, возбудителей сапронозов, имеет и возрастающее патогенетическое значение в качестве
этиологического фактора групп хронических, а также нозокомиальных инфекций
(гнойно-септические инфекции, пневмонии, кишечные инфекции, столбняк, газовая гангрена и др.) [1, 34].
Жизнеспособные, но некультивируемые клетки. Сапрофитическая фаза возбудителей сапронозов в природных экосистемах нередко проходит в неблагоприятных
условиях существования. Нестабильный гидротермический режим, недостаток питательных веществ и другие стрессорные факторы среды обитания угрожают выживанию популяции, что заставляет бактериальные клетки, кардинально изменяя
свою физиологическую и морфологическую организацию, входить в устойчивые покоящиеся состояния, приобретая способность сохраняться в агрессивных условиях
среды обитания.
В отличие от нормальных бактерий, жизнеспособные, но некультивируемые
(VBNC) клетки теряли способность культивироваться на питательных средах и формировать колонии, сохранив при этом признаки жизнеспособности (интактность
клеточных мембран, минимальная метаболическая активность, продолжающаяся
экспрессия генов) [27]. Установлено, что состояние VBNC индуцируется различными стрессорами окружающей среды (голодание, гипоксия, изменение гидротермического режима и рН, повышение солености, антибактериальные средства, дезинфектанты) [33, 49].
За последние десятилетия некультивируемые формы были обнаружены более чем у 100 видов бактерий, относящихся к 40 родам, из них свыше 50 видов
являются патогенными или условно патогенными для человека и животных. Эти
клеточные формы бактерий упоминались в научной литературе под различными альтернативными названиями: некультивируемые клетки, условно жизнеспособ-ные экологические клетки (conditionally viable environmental cells, CVEC), активные, но некультивируемые клетки (active but nonculturable cells, ABNC), спящие
(дремлющие) клетки [38].
Клиническое значение некультивируемых форм было подтверждено в многочисленных исследованиях [49]. Патогенные бактерии, находящиеся в состоянии
VBNC, не высеваются из биоматериала на лабораторных диагностических питательных средах и, следовательно, не могут быть идентифицированы в качестве этиологического агента. Отрицательный микробиологический ответ может повлечь
за собой отмену антибиотикотерапии и в дальнейшем вызвать рецидив инфекции.
В исследовании М.М. Lleo et al. [28] было показано, что в 14—27% случаев инфицирования патогены оказались нераспознанными традиционными микробиологическими методами, а их наличие удалось выявить только с помощью ПЦР. Этим же
методом было обнаружено количественное увеличение субпопуляции некультивируемых форм бактериальных клеток в биопленках. Это повышает их значимость в
патогенезе бактериальных инфекций человека и стимулирует активные исследования для понимания молекулярных механизмов, лежащих в основе феномена персистенции и его регуляции [37].
К настоящему времени накоплено достаточно много убедительных доказательств, что VBNC, как и персистенция, являются эффективными клеточными
стратегиями выживания бактерий в неблагоприятных условиях роста. За десятилетия исследований этих устойчивых (дормантных) форм были собраны многочисленные сведения о регуляторной, морфологической и функциональной близости
феноменов персистенции и состояния VBNC, и это сходство подробно обсуждалось
в литературе [20].
На основании схожести условий возникновения, морфологических признаков
и молекулярно-генетических механизмов этих устойчивых форм некоторые авторы
ставят между ними знак равенства [20]. Впрочем, большинство исследователей указывает и на различия, которые были многократно подтверждены экспериментально.
Основное отличие VBNC связано с их неспособностью быстро восстанавливать параметры роста после прекращения действия стрессоров (требуется до 24 ч и более),
в то время как персистеры сразу после прекращения действия антибиотиков рекультивируются in vivo на твердых питательных средах. В отсутствии морфологических
отличий, время начала роста после нормализации условий является основным патогномоничным признаком, позволяющим отличить VBNC от клеток-персистеров
[9]. Важно отметить, что после рекультивации восстанавливается и вирулентность
бактерий.
В работе М. Ayrapetyan et al. [9] на основании единого молекулярно-генетического механизма регуляции обе устойчивые формы на различных физиологических
уровнях были объединены в модель «континуума покоя».
Механизм появления устойчивых форм в популяции бактериальных клеток
большинством авторов соотносился со стохастичной изменчивостью их свойств, определяемых генами, окружающей средой и случайным шумом, который неизбежно
присутствует на всех уровнях биологической организации, начиная с молекулярного
[37]. Однако в конце прошлого века у прокариот были выявлены генетические локусы токсин-антитоксиновых систем (ТАС) и раскрыта их основная роль в клеточной
физиологии, которая заключается в снижении метаболизма в стрессовых условиях
[29, 45]. Как показано ниже, в формировании персистентности бактерий эти локусы
играют решающую роль, для понимания которой необходимо более детально остановиться на структуре и функции ТАС.
Токсин-антитоксиновая система (ТАС). Современные достижения в области геномного секвенирования и биоинформатики нового поколения выявили высокую
распространенность бактериальных токсин-антитоксиновых систем (TAC), что пос-лужило мощным стимулом для активизации глубоких исследований этих уникальных белковых структур [43]. Генетические модули ТАС содержат два гена, кодирующие стабильный токсин и нестабильный антитоксин, чувствительный к деградации
клеточными протеазами.
В нормальных условиях токсин и антитоксин находятся в связанном состоянии,
образуя плотный, нетоксичный комплекс. Однако при стрессе, связанном с появлением неблагоприятных условий окружающей среды, антитоксины деградируются
при участии АТФ-зависимой Lon-протеазы либо сериновых бактериальных протеазных систем ClpXP, ClpСP и ClpAP. Это приводит к резкому снижению как скорости трансляции, так и репликации, а также и прекращению роста клеток вследствие
цитотоксического эффекта токсина [43].
Дальнейшие исследования показали, что модули ТАС широко распространены
и среди бактериальных хромосом, но их функция долгое время оставалась неизвестной [43]. Установлено, что эти системы принимают активное участие в образовании
биопленок, а также участвуют в формировании у патогенных бактерий вирулентности и множественной устойчивости [11, 45, 46].
По типу генетической организации, характера антитоксина и механизма его
взаимодействия с токсином в настоящее время выделены шесть типов модулей ТАС
[35]. Во всех типах ТАС токсины представлены белками, тогда как антитоксины могут быть либо нетранслируемой антисмысловой РНК (I и III типы), либо лабильным
белком (II, IV—VI типы) [29, 30, 25]. Наиболее охарактеризованными являются модули I и II типов.
Токсины I типа — это небольшие гидрофобные пептиды, которые вызывают потерю клеткой электрического мембранного потенциала и прекращение роста бактерий. Антитоксин подавляет активность белка токсина путем связывания мРНК [41].
Самыми распространенными и хорошо исследованными являются модули ТАС
II типа. Токсины этого типа ингибируют репликацию клетки, подавляя активность
ДНК-гиразы (ДНК-топоизомеразы II), но большинство из них функционируют как
ингибиторы трансляции, обладая активностью эндорибонуклеазы (катализируют
деградацию РНК) или инактивируя глутамил-тРНК-синтетазу (GltX) [17, 35, 41].
Антитоксины этого типа, являющиеся белками, блокируют токсин путем прямого
связывания [17].
На ведущую роль ТАС II типа в формировании феномена персистенции указывает тот факт, что первый открытый ген устойчивости бактерий hipA впоследствии
оказался ответственным за кодирование одноименного токсина в локусе hipBA ТАС
II типа [22]. Кроме того, в клетках-персистерах модельных диких штаммов E. coli
выявлена индукция сверхэкспрессии некоторых токсинов II типа: relE (генетический локус relВE) [41], mazF (локус mazЕF) [17, 41], dinJ (локус dinJ-yafQ) и mqsR
(локус mqsQR) [17].
В более поздних исследованиях на тех же моделях при антибиотикотерапии была выявлена аналогичная сверхэкспрессия токсинов ТАС I типа tisB (локус tisB-istR)
и hokB (локус hokB-sokB), которая была связана с высокими уровнями гуанозин
пентафосфата (ppGpp) — регулятора контроля скорости роста бактерий [15]. Эти
токсины вызывали деполяризацию клеточной мембраны и резкое снижение метаболической активности, индукцию образования устойчивых клеток-персистеров
[15, 30, 44].
Установлено, что в микробной клетке под действием токсинов подавляются
ключевые клеточные процессы, такие как репликация ДНК и трансляция белка.
Это ингибирование приводит к быстрой остановке роста и резкому снижению метаболической активности, формированию частичной или полной резистентности
бактерий к антибиотикам, делает их устойчивыми к большинству антибактериальных средств [44].Изучение функционирования комплексов ТАС позволило подтвердить гипотезу о физиологической неоднородности фракции клеток-персистеров в популяции и
природу разной степени антибиотикорезистентности, а также помогло в выяснении
механизмов формирования бактериальных покоящихся форм [8, 12, 24].
Возрастающее медицинское и эпидемиологическое значение сапронозных инфекций подтверждает актуальность изучения стратегий сохранения патогенного
потенциала их возбудителей, а также способов их выживания в природных экосистемах в межэпидемический период.
Достижения современной клеточной биологии позволили существенно продвинуться в изучении молекулярно-генетических механизмов регуляции выживаемости
бактерий и сохранения ими патогенного потенциала в нестабильных условиях природных экосистем в периоды сапрофитической и паразитической фаз их существования.
Дормантные формы существования бактериальных клеток — жизнеспособные,
но не культивируемые, L-формы, персистенция и недавно открытое контакт-зависимое ингибирование роста (contact-dependent growth inhibition, CDI) [39] — определяют многообразие адаптационных стратегий микроорганизмов и арсенал сложных
молекулярно-генетических регуляторных механизмов. В то же время, устойчивые
формы бактерий могут представлять серьезную эпидемиологическую угрозу, связанную с переоценкой полноты дезинфекции. При наступлении благоприятных условий дормантные формы бактерий способны вновь перейти в активное вегетативное
состояние и дать начало новой популяции [16, 31, 47].
Определение ведущей роли ТАС в формировании устойчивых клеточных форм
и развитии антибиотикорезистентности бактерий имеет не только фундаментальное
значение, но и открывает широкие перспективы для разработки новых антимикробных технологий. Высокая скорость приобретения патогенными бактериями множественной лекарственной устойчивости определяет актуальность и необходимость
этого направления исследований.
Учитывая отсутствие генетических модулей ТАС у млекопитающих, и в том числе у человека, новые технологические стратегии могут быть направлены на создание
эффективных и высокоспецифических биохимических модуляторов токсин-антитоксиновых взаимодействий. Тем не менее, одним из возможных недостатков эффективности этих антимикробных стратегий является высокая распространенность
ТАС и в геноме нормальной микробиоты, находящейся в симбиозе с человеческим
организмом, что потребует разработки препаратов, нацеленных на несколько систем, в том числе пробиотического действия.
Другая особенность этой терапевтической стратегии заключается в том, что
недостаточно просто ингибировать антитоксины для активации токсинов, действие последних необходимо будет в дальнейшем блокировать другими препаратами
[19, 31]. Однако стимулирование дальнейших фундаментальных исследований ТАС
в патогенных бактериях может дать ценную информацию для создания будущих антибактериальных альтернатив.
Ряд перспективных антибактериальных стратегий связаны с АТФ-зависимой
казеин-литической протеазой ClpP, важнейшим компонентом комплексов ClpXP и
ClpAP бактерий [25, 50]. Одна из этих стратегий связана с активацией ClpP циклическим ацилдепсипептидом (ADEP-4, одной из шести конфигураций этого природного антибиотика) и вызывает неконтролируемую деградацию белка, ингибирование деления бактериальных клеток и последующую гибель как активно делящихся,
так и клеток-персистеров грамположительной флоры. Эффективность ADEP-4 возрастает в сочетании с различными антибиотиками, такими как ципрофлоксацин,
линезолид, ванкомицин или рифампицин [25, 50]. Другие исследователи предла-гают иные пути, связанные с инактивацией ClpP [48, 50]. Эти стратегии являются
перспективными для разработки на их основе новых форм лекарств.
Другие микробиологические биотехнологические подходы борьбы с устойчивыми клеточными формами связаны с механизмами «persister awakening» (пробуждение клеток-персистеров) [25, 26, 40]. В этих подходах используются соединения,
для поступления в клетку которых не требуется активного транспорта, а процесс
киллинга клеток-мишеней — каких-либо клеточных механизмов. Примерами таких
биотехнологий, активных при сочетанных инфекциях, ассоциированных с E. coli, S.
aureus и P. aeruginosa, являются использование ДНК-сшивающих противоопухолевых цитостатических препаратов, митомицина С [23] и цисплатина [14].
Таким образом, изучение механизмов и закономерностей регуляции образования устойчивых клеточных форм с целью предотвращения формирования персистентности и (или) выявление факторов, модулирующих скорость реверсии клеток
от вегетативного активного состояния до некультивируемых клеточных форм, предполагает возможность повышения эффективности антибиотикотерапии, выявления
молекулярных мишеней для создания новых антибактериальных препаратов и стратегий.

About the authors

B. G. Andryukov

Somov State Institute of Epidemiology and Microbiology

Author for correspondence.
Email: fake@neicon.ru
Vladivostok Russian Federation

L. M. Somova

Somov State Institute of Epidemiology and Microbiology

Email: fake@neicon.ru
Vladivostok Russian Federation

M. P. Bynina

Somov State Institute of Epidemiology and Microbiology

Email: fake@neicon.ru
Vladivostok Russian Federation

I. N. Lyapun

Somov State Institute of Epidemiology and Microbiology

Email: fake@neicon.ru
Vladivostok Russian Federation

References

Supplementary files