Moderna medicina i zdravstvena njega. Proboj u medicini i farmaciji. Novo u medicini: tehnologije liječenja, metode, lijekovi. Pravi Javascript nije omogućen u vašem pregledniku. Mikrobi protiv mikroba Virusi protiv bakterija

U svibnju ove godine, u radu "Antioksidansi usmjereni na mitohondrije kao vrlo učinkoviti antibiotici", objavljenom u časopisu Scientific Reports, tim autora s Moskovskog državnog sveučilišta po prvi je put pokazao temeljno novi hibridni antibiotik: njegovo je djelovanje usmjereno na protiv membranskog potencijala bakterija, koji daje energiju patogenim stanicama.

Pobjeda! - ali samo privremeno

Sredinom prošlog stoljeća čovječanstvo je bilo u stanju euforije povezane s nevjerojatnim uspjehom u liječenju zarazne bolesti bakterijske prirode. Mnoge bakterijske infekcije koje su u srednjem vijeku uzrokovale strašne epidemije pretvorile su se u karantenske infekcije koje su se lako i učinkovito liječile.

Ovaj uspjeh postao je moguć nakon što je 1920-ih britanski bakteriolog Alexander Fleming otkrio prvi antibiotik - penicilin; pronađeno je u gljivama Penicillium notatum. Desetljeće kasnije britanski znanstvenici Howard Florey i Ernst Chain predložili su metodu industrijska proizvodnjačisti penicilin. Sva trojica 1945. su nagrađeni Nobelova nagrada u području fiziologije i medicine.

Tijekom Drugog svjetskog rata uspostavljena je masovna proizvodnja penicilina, što je uzrokovalo nagli pad smrtnosti među vojnicima koji su obično umirali od infekcije rana. To je omogućilo francuskim novinama uoči Flemingova posjeta Parizu da napišu kako je napravio više cijelih divizija kako bi porazio fašizam i oslobodio Francusku.

Produbljivanje znanja o bakterijama dovelo je do pojave velikog broja antibiotika, raznolikih po mehanizmu, širini spektra djelovanja i kemijskim svojstvima. Gotovo sve bakterijske bolesti ili potpuno izliječen ili ozbiljno potisnut antibioticima. Ljudi su vjerovali da je čovjek pobijedio bakterijske infekcije.

Mali džepovi otpora - i poraz

Istodobno s uspjesima pojavili su se i prvi znakovi nadolazećeg globalnog problema: slučajevi otpornosti bakterija na antibiotike. Prethodno rezignirano osjetljivi na njih mikroorganizmi odjednom su postali ravnodušni. Čovječanstvo je odgovorilo brzim razvojem istraživanja i novih antibiotika, što je samo dovelo do porasta broja lijekova i nove otpornosti bakterija.

svibnja 2015 Svjetska organizacija proglasio je krizu otpornosti bakterija na antibiotike i pokrenuo Globalni plan za borbu protiv rezistencije na antibiotike antimikrobna sredstva. Morala se provesti bez odgode, njezino djelovanje morale su koordinirati brojne međunarodne organizacije poput braniteljskih okoliš, i grane gospodarstva - ne samo humana medicina, nego i veterina, i industrijsko stočarstvo, i financijske institucije, i društva za zaštitu potrošača.

Plan se ovako ili onako mora provoditi, no nažalost, unatoč tome, već u rujnu 2016. jedan američki pacijent preminuo je od sepse. Događa se, i to češće nego što bismo željeli, ali ubila ga je takozvana superbakterija - Klebsiella pneumoniae, ali ne obični, već otporan na svih 26 antibiotika dopuštenih u SAD-u, uključujući i "zadnji rezervni" antibiotik kolistin.

Dakle, znanstvenicima je postalo očito da bakterijske infekcije pobjeđuju čovječanstvo, a modernu medicinu možemo vratiti u vrijeme prije otkrića antibiotika. Jedno od glavnih pitanja postavljenih na međunarodnoj konferenciji ASM mikrob održano u New Orleansu u lipnju 2017. od strane Američkog društva za mikrobiologiju bilo je: "Može li čovječanstvo pobijediti u ratu protiv klica?". Na istoj je konferenciji, inače, posebna pozornost dana antimikrobnom stewardship pokretu, odnosno upravljanju antibiotskom terapijom, koje nastoji biti što razumnije i dostatnije, sukladno preporukama medicina utemeljena na dokazima propisati antibiotike. Do sada je samo jedno mjesto u svijetu donijelo zakon o takvom liječenju antibioticima - u saveznoj državi Kaliforniji, SAD.

Postalo je očito da bakterijske infekcije pobjeđuju čovječanstvo, a moderna medicina može se vratiti na razinu koja je prethodila otkriću antibiotika.

Kako radi pumpa

Djelovanje pumpe može se ilustrirati na primjeru glavne pumpe rezistencije na više lijekova coli — AcrAB-TolC. Ova se pumpa sastoji od tri glavne komponente: (1) protein unutarnje stanične membrane AcrB, koji zbog membranskog potencijala može pokretati tvari kroz unutarnju membranu (2) adapterskog proteina AcrA povezujući transporter AcrB s (3) kanalom na vanjskoj membrani TolC. Točan mehanizam pumpe ostaje slabo razjašnjen, no poznato je da tvar koju pumpa mora izbaciti iz stanice dolazi do unutarnje membrane, gdje je čeka transporter. AcrB, veže se za aktivno središte pumpe, a zatim se, zahvaljujući energiji nadolazećeg kretanja protona, ispumpava van vanjske membrane bakterije.

Antioksidansi se šalju u mitohondrije

Ali rješenje koje zaobilazi otpornost bakterija može se smatrati pronađenim - od strane ruskih znanstvenika. U svibnju ove godine u radu " Antioksidansi usmjereni na mitohondrije kao visoko učinkoviti antibiotici“, objavljeno u časopisu znanstvena izvješća, Tim autora s Moskovskog državnog sveučilišta po prvi je put pokazao temeljno novi hibridni antibiotik širokog spektra - antioksidans usmjeren na mitohondrije.

Antioksidansi usmjereni na mitohondrije (MDA) široko se koriste ne samo kao alat za proučavanje uloge mitohondrija u raznim fiziološkim procesima, već i kao terapijska sredstva. To su konjugati, odnosno spojevi koji se sastoje od nekog dobro poznatog antioksidansa (plastokinon, ubikinon, vitamin E, resveratrol) i kationa koji prodire, odnosno može svladati membranu stanice ili mitohondrija (trifenilfosfonij, rodamin itd.). .).

Mehanizam djelovanja MNA nije pouzdano poznat. Poznato je samo da u mitohondrijima djelomično odvajaju oksidativnu fosforilaciju, metabolički put za sintezu univerzalnog staničnog goriva — adenozin trifosfata, ATP, koji stimulira staničnu respiraciju i smanjuje membranski potencijal te može dovesti do zaštitnog učinka tijekom oksidativnog stresa.

Vjerojatno izgleda ovako. Zbog svoje lipofilnosti (lipofilnost ili afinitet za lipide), MND se vežu za mitohondrijsku membranu i postupno migriraju u mitohondrije, gdje se očito spajaju s negativno nabijenim ostatkom masne kiseline; formirajući kompleks, gube naboj i ponovno se nalaze izvan mitohondrijske membrane. Tamo ostatak masne kiseline hvata proton, uzrokujući raspad kompleksa. Masna kiselina koja je uhvatila proton prenosi se u suprotnom smjeru – i unutar mitohondrija gubi proton, odnosno prenosi ga u mitohondrij, zbog čega se membranski potencijal smanjuje.

Jednu od prvih MND stvorio je engleski biolog Michael Murphy na bazi trifenilfosfonija u Oxfordu; bio je konjugat s ubikinonom (ili koenzimom Q uključeni u oksidativnu fosforilaciju). Pod naslovom MitoQ ovaj antioksidans stekao je znatnu slavu kao obećavajući lijek za usporavanje starenja kože, kao i mogući lijek zaštita jetre kod hepatitisa i njene masne degeneracije.

Kasnije je grupa akademika Vladimira Skulačeva s Moskovskog državnog sveučilišta krenula istim putem: na temelju konjugata trifenilfosfonija s antioksidansom plastokinonom (sudjeluje u fotosintezi), učinkovit SkQ1.

U skladu sa simbiotičkom teorijom o podrijetlu mitohondrija, koju su iznijeli Boris Mihajlovič Kozo-Poljanski, dopisni član Akademije znanosti SSSR-a 1920-ih i američka biologinja Lynn Margulis 1960-ih, postoji mnogo sličnosti između mitohondrija i bakterija , te se može očekivati ​​da će MND utjecati na bakterije. No, unatoč očitoj sličnosti bakterija i mitohondrija te desetljeću iskustva s MND-om u cijelom svijetu, nikakvi pokušaji otkrivanja antimikrobnog učinka MND-a nisu doveli do pozitivnih rezultata.

Zadnja granica je pala

Colistin se smatra antibiotikom posljednjeg izbora, starim lijekom iz klase polimiksina koji se više ne koristi zbog toksičnih učinaka na bubrege. Kada su otkrivene superbakterije koje su, osim što su same otporne na poznate antibiotike, stekle i sposobnost međusobnog prijenosa genskih informacija koje im omogućuju otpornost na antibiotike, pokazalo se da je, prvo, kolistin štetan za sve te bakterije, a drugo , bakterije ne mogu razmijeniti gene za otpornost na kolistin, ako se iznenada pojavi.

Nažalost, u svibnju 2016. Američko skladište multirezistentnih mikroorganizama, koje se nalazi u strukturi istraživačkog instituta Walter Reed (ovo je struktura američke vojske), primilo je bakteriju koja nije bila samo indiferentna prema kolistinu, već i ali se također pokazalo da mogu prenijeti informacije o genima s ovom otpornošću na druge bakterije. Prvi takav mikroorganizam zabilježen je u Kini još 2015. godine, dugo je postojala nada da je riječ o izoliranom slučaju, no nije se obistinilo. Posebno je tužno što se u SAD-u pokazalo da je taj mikroorganizam dobro poznata E. coli.

Misterij dva štapa

Proboj se dogodio 2015. godine: prvi put antibakterijski učinak MNA na primjeru SkQ1 prikazano je u radu "Razdvajanje i toksični učinak alkil-trifenilfosfonijevih kationa na mitohondrije i bakterije Bacillus subtilis ovisno o duljini alkilnog fragmenta" - objavio je časopis "Biochemistry" u prosincu 2015. Ali to je bio opis fenomena: učinak je uočen pri radu sa štapom sijena ( Bacillus subtilis) i nije uočeno pri radu s Escherichiom coli ( Escherichia coli).

Ali daljnja istraživanja, koja su bila temelj najnovijeg rada objavljenog u časopisu znanstvena izvješća, pokazao je da MNA SkQ1- visoko učinkovito antibakterijsko sredstvo protiv širokog spektra gram-pozitivnih bakterija. SkQ1 učinkovito inhibira rast dosadnih bakterija kao što je Staphylococcus aureus ( Staphylococcus aureus) jedan je od četiri najčešća tipa mikroorganizama koji uzrokuju nozokomijalne infekcije. Jednako učinkovito SkQ1 inhibira rast mikobakterija, uključujući Kochove bacile ( Mycobacterium tuberculosis). Štoviše, MHA SkQ1 pokazao se vrlo učinkovitim protiv gram-negativnih bakterija kao što su Photobacterium phosphoreum i Rhodobacter sphaeroides.

I samo u odnosu na E. coli bio je krajnje neučinkovit, a bio je upravo Escherichia coli - bakterije koju mikrobiolozi koriste kao model organizma, što je, očito, bio razlog ranijih neuspješnih pokušaja otkrivanja antimikrobnog učinka MND-a.

Naravno, izuzetna otpornost Escherichie coli izazvala je vrlo velik interes istraživača. Srećom, moderna mikrobiologija napravila je veliki iskorak u metodološkom smislu, te su znanstvenici stvorili čitave zbirke mikroorganizama s delecijama (odsutnošću) nekih gena koji ne uzrokuju njihovu smrt. Jedna od takvih kolekcija, E. coli delecijski mutanti, stoji na raspolaganju Moskovskom državnom sveučilištu.

Istraživači su sugerirali da bi rezistencija mogla biti posljedica rada bilo koje pumpe otpornosti na više lijekova pronađene u E. coli. Svaka pumpa je loša za zaraženu osobu jer jednostavno izbacuje bakterijska stanica antibiotik, nema vremena djelovati na njega.

Mnogo je gena odgovornih za djelovanje pumpi rezistencije na više lijekova u E. coli, a odlučeno je da se analiza počne s produktima gena koji su dio više pumpi odjednom, odnosno proteina TolC.

Protein TolC je kanal na vanjskoj membrani gram-negativnih bakterija, služi kao vanjski dio za nekoliko pumpi otpornosti na više lijekova.

Analiza delecijskog mutanta (tj. štapića bez proteina TolC) pokazalo je da se njegova otpornost smanjila za dva reda veličine i postala nerazlučiva od otpornosti gram-pozitivnih bakterija i nerezistentnih gram-negativnih bakterija. Dakle, moglo bi se zaključiti da je izrazita otpornost Escherichie coli rezultat rada jedne od pumpi višestruke rezistencije, koja sadrži protein TolC. A daljnja analiza delecijskih mutanata za proteine ​​- komponente pumpi otpornosti na više lijekova pokazala je da samo pumpa AcrAB-TolC sudjeluje u crpljenju SkQ1.

Otpor pumpe AcrAB-TolC, ne izgleda kao nepremostiva prepreka: konjugat antioksidansa SkQ1- također tvar jedinstvena za ovu pumpu, očito, bit će moguće pronaći inhibitor za nju.

U svibnju 2015. Svjetska zdravstvena organizacija (WHO) pokrenula je Globalni akcijski plan za borbu protiv antimikrobne rezistencije, prepoznavši bakterijsku rezistenciju na antibiotsku terapiju kao krizu.

Nedostaje besmrtnost Henriette

Linija "besmrtnih" stanica HeLa dobila je ime po crnkinji Henrietti Lacs (Henrietta Lacs). Stanice su dobivene iz kancerogen tumor njezin grlić maternice, bez njezina znanja, a još manje pristanka, u veljači 1951. George Guy, liječnik istraživač u Pittsburghu sveučilišna bolnica nazvan po Johnsu Hopkinsu. Henrietta Lacks umrla je u listopadu te godine, a dr. Guy je izolirao jednu određenu stanicu iz endotela njezine maternice i iz nje pokrenuo staničnu liniju. Ubrzo je otkrio da je to jedinstveno postojana kultura i počeo ju je dijeliti s istraživačima diljem svijeta. Stanice koje potječu od Henriette Lacks pomogle su čovječanstvu u stvaranju cjepiva protiv dječje paralize, u određivanju broja kromosoma u ljudskoj stanici (46), u prvom kloniranju ljudska stanica, konačno, u pokusima s in vitro oplodnjom.

Moram reći da je George Guy podrijetlo stanica držao u tajnosti - postalo je poznato tek nakon njegove smrti.

Ne samo liječiti, nego i popraviti

Ali biti nazvan antibiotikom, SkQ1 mnogi kriteriji moraju biti ispunjeni, kao što su (1) sposobnost inhibicije životnih procesa mikroorganizama pri niskim koncentracijama i (2) mala ili nikakva oštećenja ljudskih i životinjskih stanica. Usporedba SkQ1 s dobro poznatim antibioticima - kanamicin, kloramfenikol, ampicilin, ciprofloksacin, vankomicin itd. - pokazalo je da SkQ1 djeluje na bakterije u istim ili čak manjim koncentracijama. Štoviše, u komparativnom proučavanju radnje SkQ1 na kulturi ljudske stanične linije HeLa utvrdio da pri minimalnoj baktericidnoj koncentraciji SkQ1 nema praktički nikakav učinak na ljudske stanice – ali stanice primjećuju SkQ1 kada koncentracija antioksidativnog konjugata postane više od reda veličine veća nego što je potrebno za baktericidno djelovanje.

Mehanizam djelovanja SkQ1 na bakterije pokazalo se sličnim učinku MND-a na mitohondrije, međutim, ukupni učinak na prokariotske i eukariotske stanice se razlikuje. Jedan od glavnih razloga je prostorna odvojenost procesa stvaranja energije (isključujući fosforilaciju supstrata) i procesa transporta tvari u stanicu, što je, očito, značajna evolucijska prednost, koja se često zanemaruje kada se razmatraju prednosti suživot protomitohondrija i protoeukariota. Budući da su stvaranje i transport energije u bakterijama lokalizirani na staničnoj membrani, pad potencijala očito uzrokuje zaustavljanje oba procesa odjednom, što dovodi do smrti mikroorganizma. U eukariotskoj stanici procesi transporta tvari u stanicu su lokalizirani na staničnoj membrani, a stvaranje energije se događa u mitohondrijima, što eukariotskoj stanici omogućuje preživljavanje pri koncentracijama MND koje su smrtonosne za bakterije. Osim toga, razlika potencijala na membrani bakterije i eukariotske stanice razlikuje se u korist bakterija – a to je isti dodatni faktor koji nakuplja MND na bakterijskoj membrani.

S obzirom na mehanizam djelovanja SkQ1 na bakterije, ne možete proći pored drugog jedinstveno svojstvo ovog MHA - sposobnost liječenja oštećenih bakterijama eukariotske stanice zbog antioksidativnih svojstava. SkQ1, djelujući kao antioksidans, smanjuje razinu štetnih reaktivnih vrsta kisika koje nastaju tijekom upale uzrokovane bakterijskom infekcijom.

Na ovaj način, SkQ1 može se prepoznati kao jedinstveni hibridni antibiotik najširi spektar akcije. Daljnji razvoj antibiotika koji se temelje na njemu mogao bi omogućiti preokret u ratu čovječanstva protiv sve naprednijih mikroba.

Pavel Nazarov, kandidat bioloških znanosti, Istraživački institut za fizičku i kemijsku biologiju nazvan po V.I. A.N. Moskovsko državno sveučilište Belozersky

Jeste li se ikada zapitali zašto je bilo potrebno graditi podzemne željeznice u cijelom svijetu prije gotovo dvjesto godina? Uostalom, na površini nije bilo prometnih gužvi, a Henry Ford još nije ni pokrenuo svoju prvu pokretnu traku? Nitko tada nije mogao vjerovati da će automobil postati dostupan svima, a podzemna je već bila izgrađena. Ili ga, možda, nitko nije gradio, nego jednostavno otkopao?

Jedna od zanimljivih činjenica koja dokazuje da metro nije izgrađen, nego iskopan je povijest izgradnje prvog pneumatskog metroa. Evo što o tome kažu službeni izvori.

Godine 1868. tvrtka Pneumotransit, koju je vodio izumitelj Alfred Beech, počela je graditi podzemni tunel za pneumatske vlakove.

Za izgradnju tunela iznajmljuje podrum trgovine odjećom u New Yorku, a radovi se obavljaju noću, jer nije bilo službenog dopuštenja vlasti. Sve uvjeravaju da se gradi mali pneumatski tunel. Za konstrukciju su koristili tzv. Alfred Beach tunelski štit koji je izgradio sam izumitelj.

A dvije godine kasnije, prvi posjetitelji ušli su u podzemnu stanicu.

Tunel je napravljen u vrlo kratkom roku, u samo 2 godine, a za to vrijeme su izbušili 100 metara ispod zemlje, sve to obložili ciglama, napravili dobro dorađenu podzemnu stanicu, postavili kompresor od 50 tona i počeli prevoziti ljude.

No rokovi su prekratki, čak i za današnje standarde. Elon Musk bi pozavidio na takvoj brzini gradnje. Najviše se radilo noću.

Stanica je bila osvijetljena plinskim svjetiljkama s kisikom i vodikom, drvenom oblogom, klavirom, duljina tunela je 95 metara, 400 tisuća ljudi prevezeno je metroom u prvoj godini rada, tada Alfred još uvijek dobiva dozvolu za izgradnju takvog metro ispod cijelog grada, ali burza pada, dućan gori, ali sigurno zaboravljaju na metro.

Sjetili su ga se tek nakon 40 godina, i to ne zadugo. Tada su radnici brodvejske podzemne željeznice slučajno naišli na ovaj tunel, tu je bio štit za tuneliranje, zahrđale tračnice i prikolica.

Što nije u redu sa službenom verzijom:

Kako ste u ovo vrijeme mogli zaboraviti na tako grandiozan projekt i čak izgubiti sve crteže i plan tunela?

Kako je tunelski štit ušao u podrum trgovine, kakav bi podrum trebao biti sa zaustavljanjem ispod parne lokomotive, najvjerojatnije je trgovina izgrađena na gotovom pretpotopnom tunelu.

Otkrili smo jedinstvenu zgradu iz prošlog stoljeća, zašto nisu napravili muzej - ipak je ovo prva američka podzemna željeznica, ažurirali bi vagone, bilo bi lijepo i isplativo, zašto su pokušali tako brzo zaboraviti , štit je na kraju nestao, kola također.

U Engleskoj graditelj prve podzemne željeznice Brunel nije zaboravljen, a njegove prve skice jako podsjećaju na američku, napravio ih je i prije američke, a ni Amerikanac ih nije mogao vidjeti, jer nikada nisu objavljene. . Kako su u isto vrijeme mislili isto.

Što bi moglo biti objašnjenje? U Americi su mogli pronaći pravi tunel s opremom, s kompresorom, s vagonima, raščistili su stare tunele, ova verzija objašnjava sve neobičnosti:

i kratko vrijeme izgradnje
i želja vlasti da se projekt zaboravi.
Ali najstariji kanadski tunel, koji se koristi kao kanalizacija, također podsjeća na prvu zaboravljenu podzemnu željeznicu.

I u Londonu je takva kanalizacija izgrađena u 19. stoljeću i također je izgrađena kao prva podzemna željeznica u New Yorku.

A evo i fotografija 1904., otvaranja podzemne željeznice u New Yorku.

Ovdje upada u oči golemi tunel i jadna kolica, 50 godina prije toga Alfred Beach je koristio automobile koji su bili gotovo moderni, ali 1904. su pravili jadna kolica.

A evo i plana podzemne željeznice, najsloženijeg modernog projekta.

A na drugoj fotografiji vidimo kako je ovaj projekt proveden, moderan plan i staro zidanje. Opet, složene tehnološke stvari idu ruku pod ruku s nekim zaostalim tehnologijama.

Fotografije metroa u Parizu pokazuju kako se staro iskopava i prilagođava novom. Opet isti tuneli.

Postoji osjećaj da je došlo do čišćenja starih tunela. Za stvarni prodor, štit mora biti promjera vanjske opeke, a ne unutarnje.

U Moskvi je od 1933. do 1935. izgrađena cijela linija, a sada već nekoliko godina grade jednu stanicu, štoviše, plitku, na mnogim starim stanicama lučni svodovi su kao u starim zgradama. Prve stanice su lijepe kao palače.

Što se dogodilo s planetom, metroom, kipovima, piramidama, crkvama-prijamnicima atmosferskog elektriciteta, ali sjećanja nema.

JOŠ JEDAN POGLED

Bakterije u borbi protiv ljudi preuzimaju, antibiotici se ne mogu nositi. Znanstvenici su uspjeli shvatiti prirodni mehanizam uništavanja bakterija. To će pomoći u stvaranju novih klasa lijekova protiv infekcija.

Tekst: Galina Kostina

Svjetska zdravstvena organizacija (WHO) doslovno vapi. Šef WHO-a Margaret Chen na jednoj od nedavnih europskih konferencija rekla je da se medicina vraća u predantibiotsko doba. Novi lijekovi se praktički ne razvijaju. Resursi su iscrpljeni: “Post-antibiotska era stvarno znači kraj moderna medicina koje poznajemo. Uobičajena stanja poput upale grla ili ogrebanog dječjeg koljena opet mogu dovesti do smrti." Prema WHO-u, više od 4 milijuna djece mlađe od pet godina godišnje umire od zaraznih bolesti.

postaje glavni problem. U Europi se oglašava alarm: razina otpornosti, na primjer, na upalu pluća dosegla je 60% - jedan i pol puta više nego prije četiri godine. Posljednjih godina upala pluća i druge infekcije uzrokovane samo patogenim bakterijama odnijele su živote približno 25 000 Europljana svake godine.

Mnogi se ljudi sjećaju senzacionalne priče 2011. godine, kada je u Njemačkoj došlo do akutnog incidenta crijevna infekcija više od 2000 ljudi se zarazilo, više od 20 ljudi je umrlo, a 600 su zbog bolesti otkazali bubrezi. Razlog je bila donesena E. coli, otporna na brojne skupine antibiotika, a potom, kako se pokazalo, i na klice piskavice.

Prema prognozama WHO-a, za 10-20 godina svi će mikrobi steći otpornost na postojeće antibiotike. Ali priroda ima oružje protiv bakterija. I znanstvenici ga pokušavaju staviti u službu medicine.

Bakterijski voditelji zadataka

Bakterije se dugo smatraju najbrojnijom populacijom živih organizama na Zemlji. Međutim, ne tako davno se pokazalo da bakteriofaga (bakterijskih virusa) ima još više. Malo, naravno, čudna situacija: zašto onda fagi nisu uništili sve bakterije? Kao i uvijek, sve u prirodi nije jednostavno. Priroda je uredila mikrokozmos na takav način da su populacije faga i bakterija u dinamičkoj ravnoteži. To se postiže selektivnošću faga, čvrstoćom njihove komunikacije s odgovarajućim bakterijama i metodama zaštite bakterija od faga.

Smatra se da su fagi stari gotovo koliko i bakterije. Otvorili su se gotovo u isto vrijeme. Frederick Twort i Felix D'Herelle početkom 20. stoljeća. Prvi se, međutim, nisu usuđivali označiti ih kao novu klasu virusa. Ali drugi je metodično opisao viruse dizenteričnih bakterija i nazvao ih 1917. bakteriofage - jedače bakterija. D'Herelle je, miješajući bakterije i viruse, vidio kako se kultura bakterija doslovno otapala pred njegovim očima. I gotovo odmah, francuski znanstvenik počeo je pokušavati koristiti viruse protiv dizenterije u dječjoj klinici. Zanimljivo je da je kasnije Francuz nastavio svoje eksperimente u Tbilisiju i tamo otvorio institut koji se bavio gotovo isključivo fagoterapijom.

Nakon D'Herellea mnogi su se znanstvenici i liječnici zainteresirali za fage. Negdje su njihova iskustva bila uspješna i inspirativna, negdje su podbacila. Sada je to lako objasniti: bakteriofagi su vrlo selektivni, gotovo svaki virus se suprotstavlja određenoj bakteriji, ponekad čak i njenom specifičnom soju. Naravno, ako pacijenta počastite pogrešnim fagima, tada mu neće biti bolje.

A 1929. god Alexander Fleming o - penicilin, a era antibiotika započela je početkom 1940-ih. Kao što se često događa, bakteriofagi su bili praktički zaboravljeni, a samo su Rusija i Gruzija nastavile polako proizvoditi pripravke faga.

Zanimanje za bakteriofage oživjelo je 1950-ih, kada su se počeli koristiti kao prikladni modelni organizmi. "Mnoga temeljna otkrića u molekularnoj biologiji povezana su s genetski kod, replikacija i drugi stanični mehanizmi napravljeni su uvelike zahvaljujući bakteriofagima”, kaže voditelj laboratorija za molekularni bioinženjering Instituta za bioorgansku kemiju (IBCh) nazvan. M. M. Shemyakin i Yu. A. Ovchinnikov RAS Konstantin Mirošnikov. Eksplozivan razvoj mikrobiologije i genetike akumulirao je ogromno znanje o fagima i bakterijama.

Laboratorija Vadim Mesjanžinov IBCh RAS, gdje je Konstantin Miroshnikov radio zajedno prije 15 godina, Mihail Šnajder, Peter Leiman i Viktor Kostjučenko, bavio se bakteriofagima, posebno T4 fagom. "Takozvani repni fagi podijeljeni su u tri skupine", kaže Miroshnikov. - Neki imaju mali, gotovo simboličan rep, drugi imaju dug i savitljiv rep, a treći imaju složen, višekomponentan, skupljiv rep. Posljednja skupina faga kojoj pripada T4 nazivaju se mioviridi.

Na slikama T4 nalikuje fantastičnom letećem objektu s glavom koja sadrži DNK, jakim repom i nogama - senzornim proteinima. Pronašavši prikladnu bakteriju svojim osjetilnim nožicama, bakteriofag se pričvrsti za nju, nakon čega se vanjski dio repa skupi, gurajući naprijed unutarnji klip koji probija bakterijsku ljusku. Zbog toga je rep faga dobio nadimak molekularna štrcaljka. Preko klipa fag ubrizgava svoju DNK u bakteriju i čeka da se u njoj razmnoži njezino potomstvo. Nakon završetka reproduktivnog ciklusa, bebe faga probijaju bakterijsku stijenku i sposobne su zaraziti druge bakterije.

foto: Mikhail Shneider (lijevo) i Konstantin Miroshnikov iz IBCh RAS (stručnjak)

Znanstvenici, prema Konstantinu Mirošnikovu, dugo nisu željeli vjerovati da fag koristi tako primitivnu metodu - mehaničko probijanje bakterije - uostalom, gotovo svi biološki procesi temelje se na biokemijskim reakcijama. Međutim, pokazalo se da jest. Istina, ovo je samo dio procesa. Kako se kasnije pokazalo, vanjska ljuska bakterije, plazma membrana, mehanički je probušena. Molekularna štrcaljka sadrži enzim lizozim, koji čini malu rupu u unutarnjoj membrani stanice. Najveće zanimanje znanstvenika bio je protein "šprica" ​​- njegova vrsta igle koja probija vanjsku ovojnicu. Ispostavilo se da, za razliku od mnogih drugih proteina, ima izuzetno stabilnu strukturu, koja je očito neophodna za tako snažan mehanički udar.

Ruski znanstvenici, zajedno s kolegama sa Sveučilišta Purdue (SAD), izgradili su molekularni model faga T4. U budućnosti, proučavajući detalje ovog neobičnog bakteriofagnog molekularnog oružja, znanstvenici su naišli na još jednu misteriju. Elektronska mikroskopija koju je izvršio Viktor Kostjučenko pokazala je da se na kraju igle nalazi još jedna mala vjeverica. A u laboratoriju su opet postavili pitanje: kakav je to protein i zašto je potreban? Međutim, to se tada nije shvaćalo.

Jedan od učenika Vadima Mesyanzhinova, Petr Leiman, koji je nakon IBCh-a radio na Sveučilištu Purdue, a zatim na Švicarskom institutu za tehnologiju u Lausannei (EPFL), kasnije se vratio ovoj temi, ali s druge strane – sa strane bakterija. Jedan od fokusa rada novog laboratorija nisu bakteriofagi, već bakterije koje napadaju svoje neprijateljske susjede strojem vrlo sličnim molekularnoj štrcaljki faga. Znanstveno se zove sustav lučenja tipa 6 (CC6T). A ovaj se sustav pokazao još zanimljivijim.

Smrt na vrhu igle

"Šesti tip sustava lučenja otkriven je 2006.", kaže Petr Leiman. - No, tada još nije bilo jasno koliko je sličan repu bakteriofaga. Do ovog otkrića došlo je zahvaljujući akumuliranom znanju o sekvenciranim genomima stotina bakterija.” Tijekom sljedeće tri godine istraživanja pokazalo se da je strukturno CC6T gotovo isti kao rep bakteriofaga. Također ima vanjski omotač koji se može uvući, unutarnji klip i iglu s vrhom. I ovaj molekularni stroj buši rupu u bakterijskoj ljusci.

Prema Konstantinu Mirošnikovu, vrlo je moguće da je tijekom milijuna godina suživota poduzetna bakterija mogla preuzeti svoje oružje od bakteriofaga kako bi ga koristila u borbi protiv drugih bakterija. Istovremeno, bakterija se riješila "glave" faga - bakteriji nisu bile potrebne tuđe genetske informacije. Ali ona je njegov divni rep ubacila u svoj genom. Istina, bakterija ga je znatno modificirala. CC6T je mnogo složeniji od bakteriofagne molekularne šprice. Bakteriofag napravi urednu rupu, ne namjeravajući odmah ubiti bakteriju kako bi se kasnije u njoj razmnožila. Bakterija, s druge strane, mora brzo i pouzdano ubiti konkurentsku bakteriju, tako da odmah napravi mnogo velikih rupa u tijelu neprijatelja.

Grupa Petra Leimana, u suradnji s Mikhailom Schneiderom iz laboratorija IBCh, između ostalih zadataka, u ovom je sustavu tražila istu malu vjevericu na kraju štrcaljke, koju su jednom vidjeli u bakteriofagu T4. Nisu sumnjali da je on tu i da mora imati važnu funkciju u ovom mehanizmu. “Mnogi nisu vjerovali da postoji nešto na vrhu igle i da bi to moglo biti važno”, kaže Petr Leiman. I jako smo tražili. A ipak smo ga pronašli!”

Znanstvenici su otkrili da se razni toksini mogu vezati za ovaj mali vrh proteina, koji će neizbježno ubiti drugu bakteriju nakon što je vrh probije. Konkretno, pokazalo se da jedan od tih toksina može biti lizozim, analog onoga što se nalazi na molekularnoj štrcaljki faga. No, sjedeći na fagu, napravi sićušnu rupu u staničnoj stijenci i ne prodire u bakteriju, a kod CC6T uništava stanične stijenke bakterija, što dovodi do njihove smrti.

No, lizozim nije jedini toksin koji bakterije koriste, ima ih na desetke i stotine. Štoviše, prema Leimanu, mogu prodrijeti u tuđu bakteriju, kako sjedeći na vrhu tako i štrcajući iz unutrašnjosti šprice. Ali trikovi tu ne završavaju. Pokazalo se da bakterija ima nekoliko takvih izmjenjivih vrhova, koje bira ovisno o tome kojeg će neprijatelja napasti i čime će se taj neprijatelj počastiti. Pa, i još jedna inovacija bakterije: CC6T nije sustav za jednokratnu upotrebu, poput molekularne štrcaljke bakteriofaga, već za višekratnu upotrebu. Nakon što probije neprijateljsku bakteriju i isporuči u nju toksine, onaj dio sustava koji se nalazi unutar napadačke stanice raspada se na elemente od kojih bakterija sastavlja novu “špricu” - CC6T sustav, napunjenu toksinima. I spreman za ponovnu borbu.

Riječ je o zanimljivom fundamentalnom otkriću (o tome je nedavno objavljen članak u časopisu Nature), no potrebno ga je nastaviti. “Do sada, jedna od najmisterioznijih stvari za nas,” nastavlja Leiman, “je kako sustav izlučivanja odabire izmjenjive vrhove i toksine za transport. Već imamo neke pomake, ali još smo u procesu.” Petr Leiman ne sumnja da će se ti detalji konačno razjasniti u nadolazećim godinama. Prema njegovim riječima, samo u Švicarskoj na tome radi nekoliko laboratorija i još deseci laboratorija u svijetu. Poznavanje načina na koji djeluje mehanizam ubojice CC6T moglo bi pomoći u razvoju nove klase lijekova koji će selektivno ubijati bakterije koje uzrokuju bolesti. Medicina čeka ovo otkriće.

Vrijeme je za pokretanje faga

Čini se da završava era antibiotika koja je započela sredinom prošlog stoljeća i izazvala opću euforiju. Na to je upozoravao i Fleming, otac antibiotika. Pretpostavljao je da će pametne bakterije neprestano izmišljati mehanizme za preživljavanje. Kad god naiđe na novi lijek, čini se da bakterija prolazi kroz usko grlo. Najjači preživljavaju, nakon što su stekli mehanizam zaštite od antibiotika. Osim toga, neobuzdana i nekontrolirana uporaba antibiotika, posebice u poljoprivredi, ubrzala je kraj njihove ere. Što su se antibiotici aktivnije koristili, brže su se bakterije na njih prilagodile. Poseban problem postale su bolničke infekcije čiji se uzročnici osjećaju kao kod kuće u svetinji nad svetinjama – sterilnim odjelima klinika. Tamo, među pacijentima s oslabljenim imunitetom, čak i tzv. oportunistički mikrobi, koji ne predstavljaju zdrava osoba nema opasnosti, ali oni koji su stekli solidan spektar otpornosti na antibiotike postaju nasilni patogeni i dokrajčuju pacijente.

Prema Mikhailu Schneideru, antibiotici se obično uzimaju iz prirode, poput istog penicilina. Postoji vrlo malo sintetiziranih antibiotika: teško je pronaći ranjive točke u bakterijama koje bi mogle biti ciljane. Osim toga, žale se liječnici, programeri nisu baš voljni prihvatiti stvaranje novih antibiotika: kažu, puno je frke s razvojem, otpornost na njih kod bakterija se razvija prebrzo, a cijena im ne može biti tolika visoka kao npr. za lijekove protiv raka.lijekove. Prema nekim izvješćima, do kraja prvog desetljeća 21. stoljeća samo je desetak novih antibiotika bilo u razvoju velikih kompanija, i to u vrlo ranim fazama. Tada su se počeli prisjećati prirodnih neprijatelja bakterija - bakteriofaga, koji su također dobri jer su praktički neotrovni za ljudski organizam.

U Rusiji se terapijski pripravci faga izrađuju već duže vrijeme. “U rukama sam držao ofucani priručnik iz vremena finskog rata o upotrebi faga u vojnoj medicini, fagi su se liječili i prije antibiotika”, kaže Konstantin Mirošnikov. - Posljednjih godina fagi su naširoko korišteni tijekom poplava u Krymsku i Khabarovsku za sprječavanje dizenterije. Već dugi niz godina NPO Microgen za nas proizvodi takve lijekove u industrijskim razmjerima. Ali tehnologije za njihovo stvaranje već dugo trebaju modernizaciju. I posljednje tri godine surađujemo s Microgenom na tu temu.

Čini se da su bakteriofagi izvrsno oružje protiv bakterija. Prvo, vrlo su specifični: svaki fag ne ubija samo vlastitu bakteriju, već čak i svoj određeni soj. Prema Mikhailu Schneideru, bakteriofagi bi se mogli koristiti kako u dijagnostičkim alatima za određivanje sojeva bakterija, tako i u terapiji: “Mogu se koristiti i sami i u kombinaciji s antibioticima. Antibiotici barem djelomično oslabljuju bakterije. A fagi ih mogu dokrajčiti."

Sada mnogi laboratoriji razmišljaju o tome kako bi bilo moguće koristiti i bakteriofage i njihove komponente protiv bakterijskih infekcija. "Konkretno, američka tvrtka Avidbiotics razvija proizvode temeljene na bakteriocinima, koji su modificirani fagni rep - molekularna štrcaljka usmjerena na uništavanje štetnih bakterija", kaže Mikhail Shneider. "Stvorili su neku vrstu molekularnog konstruktora koji može lako promijeniti senzorski protein koji prepoznaje određenu patogenu bakteriju, tako da možete dobiti mnogo vrlo specifičnih lijekova."

Sada tvrtka razvija lijekove koji će biti usmjereni protiv E. coli, salmonele, šigele i drugih bakterija. Osim toga, tvrtka razvija formulacije za sigurnost hrane i sklopila je ugovor s DuPontom o stvaranju klase antibakterijskih sredstava za zaštitu hrane.

Čini se da je pred Rusijom širok put za stvaranje novih klasa lijekova temeljenih na fagima, ali za sada nema energičnih akcija u tom pogledu. “Mi nismo proizvodni radnici, ali imamo grubu predodžbu o tome do kakvog nereda certificiranje i implementacija mogu dovesti moderna droga na bazi faga ili bakteriocina, kaže Mirošnikov. “Uostalom, morat će proći put novog lijeka, a to traje do deset godina, tada će još biti potrebno odobriti svaki detalj takvog dizajna lijeka sa zamjenjivim česticama. Zasad možemo samo dati znanstveni savjetšto bi se moglo učiniti." A što treba učiniti, nema sumnje među onima koji su svjesni katastrofe s antibioticima.

Fage bi uskoro mogle zamijeniti nove tehnologije koje će koristiti mehanizme CC6T. "Još uvijek smo u procesu istraživanja i još smo daleko od racionalne upotrebe šestog tipa sustava lučenja", kaže Petr Leiman. “Ali ne sumnjam da će ti mehanizmi biti otkriveni. A onda će na njihovoj osnovi biti moguće izraditi ne samo visokospecifične lijekove protiv zloćudnih bakterija, već ih koristiti i kao dostavno sredstvo. potrebni tijelu proteina, čak i vrlo velikih, što je trenutno problem, kao i dostave lijekova, primjerice, do tumorskih stanica.”

Kod upale grla i na samom početku prehlade posebno je učinkovit narodni antibiotik - ehinacea.

Narodni lijekovi tisućama godina služe kao antibiotici. Za mnoge bolesti izazvane razmnožavanjem bakterija i sada su učinkovite biljke. Doista, tijekom proteklih desetljeća pojavile su se mnoge bakterije otporne na antibiotike (pojavili su se otporni sojevi). Antibiotik ubija većinu bakterija, ali ne sve. Preostale jače otporne bakterije počinju se pojačano razmnožavati, te se postupno stvaraju jače i otpornije kolonije na antibiotike.

Bakterije se teško prilagođavaju tradicionalnim antibioticima

Jeste li znali da bolnice u Australiji koriste esencijalno ulje eukaliptus kao dezinfekcijsko sredstvo? Ispostavilo se da je ovaj narodni lijek učinkovit antibiotik protiv meticilin-rezistentnih
Staphylococcus aureus. Jeste li se ikada zapitali zašto narodni lijekovi, koji postoje stotinama tisuća godina, još uvijek mogu djelovati kao antibiotici? Zašto nisu izgubili svoju učinkovitost, dok su ljudski proizvedeni antibiotici prestali djelovati protiv mnogih bakterija? Činjenica je da se narodni antibiotici sastoje od stotina različitih molekula u različitim omjerima. Bakterije se puno lakše prilagode na sintetski antibiotik nego na ekstrakt cijele biljke.

Narodni antibiotici odavno se koriste tradicionalni iscjelitelji za liječenje prehlade i gripe, čišćenje rana od infekcija i ubrzavanje zacjeljivanja rana. U naše vrijeme postalo je jasno da je za bakterije otporne na sintetske antibiotike potrebna alternativa - narodni antibiotici.

Koja je razlika između narodnog antibiotika i sintetskog?

Antibiotik je lijek koji se koristi za liječenje infekcija uzrokovanih bakterijama i drugim mikroorganizmima. U početku je antibiotik bio tvar koja djeluje na jedan mikroorganizam, a koja selektivno inhibira rast drugog. Sintetski antibiotici obično su kemijski srodni tradicionalnim antibioticima.

Biljke sadrže antibiotike koji štite njihov korijenski sustav. Mnogi narodni lijekovi i biljke djeluju kao antibiotici: med, bagrem, aloja, češnjak, luk, korijen sladića, đumbir, kadulja, ehinacea, eukaliptus, zlatnica, ekstrakt sjemenki grejpa, borovica, pelin, usnea lichen i mnogi drugi.

Većina sintetskih antibiotika je jedna izolirana kemikalija (penicilin, tetraciklin, itd.). Stoga je bakterijama lakše prilagoditi se antibioticima. Za razliku od njih, narodni antibiotici su mnogo složeniji. Na primjer, češnjak sadrži više od 33 spoja sumpora, 17 aminokiselina i 10 drugih spojeva; stolisnik - više od 120 spojeva. Različiti spojevi u bilju djeluju zajedno, pa je rezultat borbe protiv bakterija puno bolji.

Aloja je narodni antibiotik protiv stafilokoka i herpes virusa

Listovi aloe djeluju protiv Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, herpes simplex virusa tipa 1 i 2. Lokalna primjena aloje i meda najučinkovitija je za liječenje opeklina, ubrzavanje zacjeljivanja rana i sprječavanje infekcija. Narodni antibiotik aloe primjenjuje se jednostavno: izrežite listove svježe biljke kako biste dobili sok, a zatim gelom aloe namažite ranu ili opekotinu do potpunog oporavka.

Češnjak je antibiotik protiv soora

Češnjak je aktivan protiv tuberkuloze, šigele dizenterije, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, drozd, Escherichia coli, streptokok, salmonela, uzročnik kampilobakterioze, Proteus merbilis, herpes simplex, influenca B, HIV, itd. Češnjak se preporučuje koristiti svjež, u kapsulama , kao tinktura ili dodatak jelima. Morate početi s malim dozama i postupno povećavati. Sirovi češnjak može uzrokovati želučane tegobe, pa čak i povraćanje, stoga budite oprezni. Male, česte doze ovog narodnog antibiotika djeluju bolje od većih (po potrebi 1/4 žličice soka od češnjaka). Kapsule se također mogu bolje podnositi i lakše uzimati. Kombinirana uporaba češnjaka s lijekovima za razrjeđivanje krvi pojačava učinak potonjeg.

Echinacea - narodni antibiotik protiv stafilokoka i tuberkuloze

Echinacea je aktivna protiv Staphylococcus aureus, Streptococcus, Mycobacterium tuberculosis, abnormalnih stanica. Ovaj narodni antibiotik posebno je aktivan kod Papa testa, upale grla i na samom početku prehlade. Za liječenje grla i prehlade preporuča se koristiti tinkturu ehinacee po 30 kapi s vodom svakih sat vremena. Čaj od ehinacee također je ukusan i zdrav.

Sladić - narodni antibiotik protiv streptokoka i zlatnog stafilokoka

Sladić je aktivan protiv malarije, tuberkuloze, bacila sene, Staphylococcus aureus, streptokoka, salmonele, Escherichia coli, drozd, vibrio kolere, dermatofita (Trichophyton mentagrophytes), uzročnika rubrofitoze, toksokarijaze. Sladić je snažan stimulans imunološki sustav i antibiotik. Ovaj narodni antibiotik dobro djeluje s drugim biljem. nuspojave sladić može biti: visoki krvni tlak i zadržavanje vode u tijelu. Koristan je takav čaj sa sladićem: 1/2 žličice. kuhati 1 šalicu kipuće vode 15 minuta, uzeti do tri puta dnevno.

U nekim slučajevima, narodni antibiotici su učinkovitiji od industrijskih. Dok bakterije razvijaju otpornost na potonje, narodni lijekovi i biljke još uvijek su učinkoviti. Priroda je stvorila sve što je potrebno za liječenje čovjeka. Važno je povećati znanje o narodni antibiotici razviti planove liječenja.

Još od vremena Darwina poznato je da je svijet prastara arena borbe za postojanje svih živih bića. Smrt prije ili kasnije uništi sve što nije u stanju izdržati tu borbu, ovo natjecanje sa savršenijim, životu prilagođenijim bićima. No, možda ni sam Darwin nije slutio da u svijetu koji je izvan ljudski vid, među najmanjim živim bićima, među mikrobima, bjesni ista vjekovna borba za opstanak. Ali tko se protiv koga bori? Koje vrste oružja se koriste u ovome? Tko je gubitnik, a tko pobjednik?

Znanstvenici nisu odmah pronašli odgovore na ova i slična pitanja. Istraživači su dugo vremena imali na raspolaganju samo nekoliko izoliranih opažanja.

Davne 1869. Vjačeslav Avksentjevič Manasein, profesor na Vojnomedicinskoj akademiji, primijetio je da ako se plijesan smjesti na hranjivi medij, bakterije na njemu nikada ne rastu. U isto vrijeme, drugi znanstvenik, profesor Aleksej Gerasimovič Polotebnjev, u praksi je primijenio zapažanje svog kolege. Zagnojene rane uspješno je liječio zavojima sa zelenom plijesni, koje je strugao s kore limuna i naranče.

Louis Pasteur primijetio je da obično bacili antraksa dobro rastu u hranjivoj juhi, ali ako bakterije truljenja dospiju u ovu juhu, počinju se brzo razmnožavati i "začepljuju" bacile antraksa.

Ilya Ilyich Mechnikov utvrdio je da bakterije truljenja, zauzvrat, potiskuju bakterije mliječne kiseline, koje stvaraju za njih štetnu mliječnu kiselinu.

Bilo je još nekoliko činjenica iste vrste. To je bilo dovoljno da se rodi ideja o korištenju međusobne borbe mikroorganizama u liječenju bolesti. Ali kako? I što?

Sada, ako pogledate život mikrosvijeta, razmislite što mikrobi rade u prirodnom okruženju, a ne u umjetno uzgojenoj laboratorijskoj kulturi. Uostalom, jedan gram zemlje uzet negdje u šumi ili u vrtu sadrži nekoliko tisuća spora gljivica plijesni, nekoliko stotina tisuća drugih gljiva aktinomiceta, milijune bakterija raznih vrsta, a da ne spominjemo amebe, ciliate i druge životinje.

I, naravno, u takvim bliskim zajednicama mikrobi stupaju u različite međusobne odnose. Ovdje mogu postojati slučajevi uzajamne pomoći - simbioze i žestoke borbe između predstavnika različitih mikrobnih vrsta, takozvanog prirodnog antagonizma mikroba i jednostavno ravnodušnog odnosa jedni prema drugima.

Ali kako to vidjeti?!

Kijev. 1930. godine Iskustvo za iskustvom iznosio je izvanredni profesor Kijevskog sveučilišta Nikolai Grigorievich Kholodny, pokušavajući pronaći "način za proučavanje mikroorganizama u njihovom prirodnom okruženju". Ova metoda je već pronađena za mikrobe koji žive u vodenom okolišu. Ali kako razmotriti život mikroba u tlu?

Nakon što je prikupio uzorke tla u okolici Kijeva, Kholodny ne napušta svoj laboratorij nekoliko dana. Osim toga, sveučilišni laboratorij njegov je dom. Stan u kojem je Nikolaj Grigorjevič živio uništen je artiljerijskom granatom 1919. Od tada se qh udomaćio u laboratoriju. Ravnodušan prema materijalnim dobrima i udobnosti života, on čak vjeruje da ima dobar posao: možete raditi u bilo koje doba dana.

Sada je Kholodny već poznati istraživač željeznih bakterija, "kum" nekoliko dosad nepoznatih vrsta iz roda Leptothrix. Proći će nekoliko godina, a dva njegova članka, "Telna komora kao metoda za proučavanje mikroflore" i "Metoda izravnog proučavanja mikroflore tla", postavit će temelje za novi smjer u mikrobiologiji. "Ratovi mikroba" u njihovom prirodnom stanju bit će predmet izravnog proučavanja. Ali sve dok se isprobavaju jedna tehnika za drugom, iskustvo slijedi iskustvo. Velik dio pronađenog Hladnoća ne zadovoljava, teško je. U svim njihovim metodološki razvoj on traži jednostavnost. Metoda treba biti takva da je svaki istraživač može lako koristiti. Na primjer, znanstvenik oštrim nožem napravi okomiti rez u tlu i u njega umetne četverokutno sterilizirano staklo, staklo se zakopa. S vremenom se prekriva otopinama tla, malim česticama tla, među kojima će se nastaniti mikroorganizmi koji žive u njemu. Sada ostaje samo ukloniti staklo i nakon posebne obrade pregledati ga pod mikroskopom. Čestice zemlje i mikrobi prilijepljeni na staklo sačuvani su u svom prirodnom rasporedu, pa se mogu promatrati zasebni "kadrovi" iz grandioznog filma o životu mikroba u tlu. Lakše, čini se, ne možete zamisliti.

Doista, to je bilo ono što je Cold toliko tražio. Vidio je kako svijet mikroba živi svojim burnim i tajnim životom. Svake sekunde vodila se žestoka borba koja je dovela do smrti nekih stanovnika i pojačanog razmnožavanja drugih.

Sada znanstvenici znaju koje oružje koriste različite vrste mikroba u njihovim stalnim "ratovima". To nije nužno izravno uništenje, kao što to čine amebe i cilijate s bakterijama. Vrlo često mikrobi koriste druge metode utjecaja na svoje neprijatelje. Vinski kvasac, na primjer, proizvodi alkohol, dok bakterije octene kiseline proizvode octena kiselina. Takvo "kemijsko oružje" inhibira razvoj većine drugih vrsta mikroba, budući da je za njih otrov. To je poput oružja protiv svakoga tko se usudi prići.

Međutim, u arsenalu nekih mikroorganizama postoje i oružja "osobnog" vida. Usmjeren je samo protiv određenih vrsta mikroba, inhibira samo njih i ne djeluje na sve ostale mikroorganizme. U pravilu se takve tvari proizvode posebno za napad i obranu od mikroba, s kojima se ovi prvi najčešće suočavaju u životu. Te se tvari nazivaju antibiotici.

Osobito mnogo antibiotika proizvode mikroorganizmi tla. To je razumljivo - uostalom, u tlu određene vrste mikroba formiraju čitave nakupine. Stvorivši zonu antibiotske zaštite oko takvog "naselja", mikrobi su iza njega, kao iza zida tvrđave. Štoviše, služi im ne samo kao pouzdana obrana, već u određenoj mjeri čak i kao sredstvo napada, jer kako kolonija raste, "zidovi tvrđave" se razmiču, a njezini stanovnici šire svoje posjede. Usput, ovo objašnjava zašto vodeni mikroorganizmi ne proizvode antibiotike. Ne možete stvoriti tvrđavu u vodi, a susjedi su ovdje nestalni. Ovdje nam treba oružje protiv svakoga tko se usudi prići – recimo nekakva kiselina.

Blisko upoznavanje mikroflore tla pokazalo je da postoji mnogo mikroba antagonista tla, a većina njih, kako bi riješila glavno pitanje borbe za opstanak "živjeti ili ne živjeti", proizvodi antibiotske tvari koje ubijaju neprijatelje. .

Dugogodišnja sustavna istraživanja sovjetskog znanstvenika Nikolaja Aleksandroviča Krasilnikova pokazala su da su u tlu posebno raširene razne vrste plijesni i takozvane zračne gljive - aktinomicete. Oba proizvode antibiotike.

Imaju to, možda, jedino sredstvo zaštite od bakterija, za koje su gljive ukusna hrana. Inače, same bakterije također proizvode antibiotike, ali protiv zemljišnih ameba i ciliata koji ih love. Ovaj zanimljiva činjenica prvi je uspostavio profesor Alexander Alexandrovich Imshenetsky.

Dakle, čini se da je sve jednostavno. Postoje mnogi mikrobi koji proizvode antibiotike. Ostaje samo da im oduzmemo ovo oružje, da ga izdvojimo čisti oblik i koristi se kao lijek patogene bakterije. Ali nije bilo tamo!

Doista, antibiotika ima mnogo. Dakle, samo iz tla Moskovske regije u laboratoriju profesora Georgija Frantsevicha Gause izoliran je u čistu kulturu. 556 sojeva gljiva tla, od kojih su se 234 pokazala proizvođačima raznih antibiotika. Većina sojeva (56 posto) proizvela je antibakterijske antibiotike; 23 posto bili su generalisti: njihovi su antibiotici inhibirali i rast bakterija i rast drugih gljivica; ostali su vitlali oružjem samo protiv svojih gljiva drugih vrsta.

Tlo drugih mjesta također ima bogat niz proizvođača antibiotika. No, ovdje se ponavlja priča o Erlichovom "čarobnom metku": antibiotici su otrovni ne samo za patogene, već i za ljudski organizam.

S jedne strane, u prirodi postoji jako puno antibiotika, ali oni se mogu koristiti kao lijekovi moguće je samo nekoliko jedinica. Međutim, to je postalo poznato tek nakon što je slučaj intervenirao u potrazi za novim sredstvima za borbu protiv patogenih mikroba. I premda se znanstvenici u svom radu nikada ne oslanjaju na slučajnost, a hipoteze i istraživački putovi grade se na temelju već poznatih obrazaca, u povijesti znanosti može se pronaći mnogo primjera kada je daljnji razvoj odredila sretna slučajnost. Ali slučajnost nije slijepa. "Sudbina, - kako reče Pasteur - daruje samo pripremljene umove."

Tako je bilo i ovaj put.