Стафилококк лугдуненсис что вызывает

Staphylococcus lugdunensis является недооценённой причиной инфекций костей и суставов, возникших у пациентов в стационаре. Согласно результатам исследования, которые были представлены на Междисциплинарной конференции по антимикробным препаратам и химиотерапии (Interscience Conference of Antimicrobial Agents and Chemotherapy 2015 ICAAC), пациенты, у которых выделен данный патоген, должны получать более агрессивное лечение.

До данного исследования в литературе было опубликовано только 47 случаев такого рода инфекций, и все эти публикации представляли собой чисто микробиологические данные без клинической информации об исходах лечения.

В случае, если у пациента выделяется данный вирулентный коагулазонегативный стафилококк, требуется незамедлительное назначение лечения, а длительность терапии должна составлять 2 года, поскольку большинство рецидивов возникают спустя 1 год.

Исследователи оценили результаты лечения 138 пациентов с инфекциями костей и суставов, вызванных S. lugdunensis, которые получали лечение в 9 стационарах и 3 частных клиниках на юге Франции за период с 1995 по 2014 гг.

Большинство инфекций (82%) были расценены как связанные с ортопедическими конструкциями. Так, 66 случаев это инфекции протезированного сустава, 42 инфекции сустава, 3 случая инфекции фиксирующих конструкций позвоночника и 2 случая инфекции возникли после операции по реконструкции передней крестообразной связки.

Средний возраст пациентов составил 61 год, 68% были мужчины и в 88% случаев инфекции возникли спустя более 1 месяца после имплантации устройства.

Большинству пациентов проводилось хирургическое лечение, однако исходы статистически достоверно не отличались между пациентами, которым проводилось только хирургическое вмешательство и теми пациентами, которым выполнялось удаление инфицированного устройства или длительная антибактериальная терапия.

Таблица. Характеристика исследуемой когорты пациентов

Симптоматика и хирургическое лечение	Доля пациентов, %
Клинические и лабораторные симптомы
Боль	78
Гнойное отделяемое	59
Отёк, гиперемия	59
Лихорадка	36
Повышение уровня СРБ	62
Лечение
Ампутация	6
Хирургическая обработка с сохранением ортопедического устройства	41
Удаление ортопедического устройства	23
Замена протезированного устройства	14
Удаление протезированного устройства	1

После лечения у 76% пациентов отмечалось выздоровление, у 19% наступила ремиссии и у 3% летальный исход.

У выделенных штаммов S. lugdunensis сниженная чувствительность к антистафилококковым препаратам отмечалась редко, однако 5 изолятов были устойчивы к оксациллину, 4 к фосфомицину, 2 к фузидиевой кислоте, 2 к ко-тримоксазолу, 1 к рифампицину и 1 к клиндамицину.

Коагулазонегативный стафилококк обычно рассматривается как представитель нормальной микрофлоры кожных покровов. Однако, если речь идёт об имплантируемых медицинских устройствах, катетерах и других ситуациях, когда в организме оказывается чужеродное устройство, колонизация этим микроорганизмов может оказаться патогенной.

Хотя коагулазонегативные стафилококки, как правило, вызывают менее тяжёлые инфекции или подострое течение заболевания, S. lugdunensis является более вирулентным, чем другие коагулазонегативные стафилококки.

Interscience Conference of Antimicrobial Agents and Chemotherapy (ICAAC) 2015: Abstract K308.

Presented September 18, 2015.

Staphylococcus lugdunensis, коагулазонегативный стафилококк, инфекции костей и суставов, инфекции в области протезированного сустава

Стафилококк (лат. Staphylococcus) – это неподвижная бактерия шарообразной формы, принадлежащая к семейству Стафилококковые (Staphylococcaceae).

Стафилококк принадлежит группе положительных, неподвижных, анаэробных, условно-патогенных для организма человека микроорганизмов. Тип метаболизма – окислительный и ферментативный. Споры и капсулы не образуют. Диаметр клетки стафилококка составляет 0,6-1,2 мкм, в зависимости от штамма (вида). Наиболее распространенные цвета – фиолетовый, золотистый, желтый, белый. Некоторые стафилококки способны синтезировать характерные пигменты.

Стафилококки в определенном количестве практически всегда находятся на поверхности тела человека (в носо- и ротоглотке, на коже), но при попадании данной инфекции внутрь, она ослабляет организм, а некоторые из видов стафилококка даже способны вызвать развитие различных заболеваний, причем почти всех органов и систем, особенно если иммунная система ослаблена. Дело в том, что стафилококк, попадая внутрь, вырабатывает большое количество эндо- и экзотоксинов (яды), которые отравляют клетки организма, нарушая их нормальную жизнедеятельность. Наиболее распространенные патологии, которые вызывают стафилококки – пневмония, токсический шок, сепсис, гнойные поражения кожи, нарушения в работе нервной, пищеварительной и других систем, общее отравление организма. Не редким случаем является присоединение стафилококковой инфекции, в качестве вторичного заболевания, как осложнение при других болезнях.

Условная патогенность данного вида инфекции говорит о том, что негативным образом на здоровье человека, или животного, стафилококки действуют только при определенных условиях.

Видов стафилококка достаточно большое количество – 50 (по состоянию на 2016 год). Наиболее распространенными являются – золотистый, гемолитический, сапрофитный и эпидермальный стафилококки. Каждый из штаммов этих бактерий имеют свою выраженность и патогенность. Они устойчивы ко многим антибактериальным препаратам, а также различным жестким климатическим условиям, зато чувствительны к водным растворам солей серебра и его электролитическим растворам.
Стафилококковая инфекция широко распространена в почве и воздухе. Именно воздушным путем чаще всего и происходит инфицирование (заражение) человека. Также стоит отметить, что данный вид инфекции способен поражать не только людей, но и животных.

Замечено, что больше всего, заражению стафилококком подвержены дети, что связано с несформировавшейся до конца иммунной системы и несоблюдением правил личной гигиены, а также люди преклонного возраста.

Причины стафилококка

Причиной развития практически всех стафилококковых болезней является нарушение целостности кожи или слизистых оболочек, а также употребление зараженных продуктов питания. Уровень вреда также зависит от штамма бактерии, а также функционирования иммунной системы. Чем иммунитет крепче, тем меньше вреда стафилококки способны нанести здоровью человека. Таким образом, можно сделать заключение, что в большинстве случаев, для заболевания стафилококком необходимо сочетание 2х факторов – попадание инфекции внутрь и нарушение нормального функционирования иммунной системы.

Как передается стафилококк? Рассмотрим наиболее популярные пути заражения стафилококковой инфекцией.

Воздушно-капельный путь. В сезон респираторных заболеваний, частое пребывание в местах большого скопления людей также повышает риск заражения, причем не только стафилококковой, но и многими другими видами инфекции, в т.ч. вирусной, грибковой. Чиханье, кашель – подобные симптомы служат своего рода маячками, от которых здоровым людям, по возможности, нужно держаться подальше.

Воздушно-пылевой путь. Домашняя и уличная пыль содержит в себе большое количество различных микроскопических частичек – пыльцы растений, слущенных частичек кожи, шерсть различных животных, пылевых клещей, частички различных материалов (ткань, бумага), и все это обычно приправлено различной инфекцией – вирусами, бактериями, грибками. Стафилококк, стрептококк и другие виды инфекции очень часто находятся в пыли, и когда мы дышим подобным воздухом, это не лучшим образом сказывается на нашем здоровье.

Контактно-бытовой путь. Обычно заражение происходит при совместном использовании предметов личной гигиены, постельного белья, особенно если один из членов семьи приболел. Риск заражения повышается при травмировании кожных покровов, слизистой оболочки.

Фекально-оральный (алиментарный) путь. Инфицирование происходит при употреблении пищи грязными руками, т.е. — при несоблюдении правил личной гигиены. Тут стоит также отметить, что заражение алиментарным путем также является частой причиной заболевания таким болезнями, как — ботулизм, гепатит и другими сложными инфекционными болезнями.

Медицинский путь. Заражение стафилококком происходит при контакте недостаточно чистыми медицинскими инструментами, как при хирургических вмешательствах, так и при некоторых видах диагностики, которые подразумевают под собой нарушение целостности кожного покрова или слизистых оболочек. Это обычно обусловлено обработкой инструментов средством, к которому стафилококк выработал стойкость.

Наличие хронических болезней. Большинство болезней свидетельствуют об ослабленной иммунной системе. Если патологические процессы уже происходят в организме, ему сложнее защищаться от других болезней. Поэтому, любое заболевание повышает риск присоединения к нему вторичной инфекции, и стафилококковая одна из них.

Наиболее распространенными заболеваниями и патологическими состояниями, при которых стафилококк часто атакует больного, являются: переохлаждение организма, ОРЗ, ОРВИ, грипп, ангина, фарингит, ларингит, трахеит, бронхит, пневмония, сахарный диабет, ВИЧ-инфекция, туберкулез, заболевания эндокринной и других систем, а также другие хронические болезни.

Вредные привычки: курение, употребление алкогольных напитков, употребление наркотических средств;
Стрессы, отсутствие здорового сна;
Малоподвижный образ жизни;
Употребление малополезной и вредной пищи;
Гиповитаминозы (недостаточность витаминов);
Злоупотребление некоторыми лекарственными препаратами – сосудосуживающие средства (нарушают целостность слизистой носа), антибиотики;
Нарушения целостности кожных покровов, слизистых оболочек полости носа и рта.
Недостаточное проветривание помещений, в которых человек часто пребывает (работа, дом);
Работа на предприятиях с большой загрязненностью воздуха, особенно без защитных средств (маски).

Симптомы стафилококка

Клиническая картина (симптомы) стафилококка могут быть весьма разнообразными, что зависит от поражаемого органа, штамма бактерии, возраста человека, функциональности (здоровья) иммунитета потенциального больного.

Абсцесс легких;
Эмпиема плевры;
Менингит;
Пиелонефрит;
Потеря голоса;
Лихорадка;
Эндокардит;
Судороги;
Флегмоны;
Перитонит;
Сепсис.

Виды стафилококка

Ученые большинство видов стафилококка выделили в 11 групп:

1. Золотистые стафилококки (Staphylococcus aureus) — S. aureus, S. Simiae.

Золотистые стафилококки являются наиболее патогенными для человеческого организма. Попадая внутрь, они способны вызвать воспалительные процессы и поражения практически всех органов и тканей человека, а также образовывать золотистый пигмент. Золотистый стафилококк обладает свойством вырабатывать фермент коагулазы, из-за чего, его иногда называют — коагулазоположительный стафилококк.

2. Ушные стафилококки (Staphylococcus auricularis) — S. auricularis.

3. Staphylococcus carnosus — S. carnosus, S. condimenti, S. massiliensis, S. piscifermentans, S. simulans.

4. Эпидермальные стафилококки (Staphylococcus epidermidis) — S. capitis, S. caprae, S. epidermidis, S. saccharolyticus.

Эпидермальный стафилококк чаще всего находится на коже и слизистых человека. Является частой причиной таких болезней, как – конъюнктивит, эндокардит, сепсис, гнойные поражения ран кожи и мочевыводящих путей. При нормальном функционировании иммунной системы, организм не дает эпидермальным стафилококкам размножатся внутри организма и поражать его.

5. Гемолитические стафилококки (Staphylococcus haemolyticus) — S. devriesei, S. haemolyticus, S. hominis.

Гемолитический стафилококк является чаще всего причиной таких кожных и мочеполовых заболеваний, как – эндокардит, сепсис, воспалительные с нагноением процессы на коже, цистит и уретрит.

6. Staphylococcus hyicus-intermedius — S. agnetis, S. chromogenes, S. felis, S. delphini, S. hyicus, S. intermedius, S. lutrae, S. microti, S. muscae, S. pseudintermedius, S. rostri, S. schleiferi.

7. Staphylococcus lugdunensis — S. lugdunensis.

8. Сапрофитные стафилококки (Staphylococcus saprophyticus) – S. arlettae, S. cohnii, S. equorum, S. gallinarum, S. kloosii, S. leei, S. nepalensis, S. saprophyticus, S. succinus, S. xylosus.

Сапрофитный стафилококк часто является причиной таких заболеваний мочевыводящих путей, как – цистит и уретрит. Это обусловлено тем, что сапрофитный стафилококк находится преимущественно на кожных покровах гениталий, а также слизистых оболочках мочевыводящих путей.

9. Staphylococcus sciuri – S. fleurettii, S. lentus, S. sciuri, S. stepanovicii, S. vitulinus.

10. Staphylococcus simulans – S. simulans.

11. Staphylococcus warneri – S. pasteuri, S. warneri.

Степени стафилококка

Для определения точной схемы лечения, врачи разделили течение стафилококковой болезни на 4 условных степени. Это связано с тем, что различные виды инфекции, а также их патологическая активность в различное время и при различных условиях различаются. Кроме того, такой подход при диагностике различает стафилококковую инфекцию, к какой группе она принадлежит – полностью патогенное влияние на организм, условно-патогенное и сапрофиты, которые практически не наносят человеку никакого вреда.

Стафилококк 1 степени. Локализация инфекции для забора на диагностику – носо- и ротоглотка, кожный покров, мочеполовая система. Клинические проявления отсутствуют или минимальные. При здоровой иммунной системе, медикаментозная терапия не требуется.

Стафилококк 2 степени. Клинические проявления (симптомы) минимальны или отсутствуют. При наличии жалоб проводится тщательная диагностика на наличие других видов инфекции. Если установлено, что в организме присутствует и другой вид бактерии, в частном порядке назначается антибактериальная терапия.

Стафилококк 3 степени. У пациента присутствуют жалобы. В большинстве случаев необходима антибактериальная терапия, за исключением ситуации, в которой лечащий врач посчитает, что применение антибиотиков неоправданно. Лечение стафилококка 3 степени обычно направлено, прежде всего, на укрепление иммунной системы. Если в течение 2х месяцев, выздоровление силами организма не происходит, разрабатывается индивидуальная схема лечения инфекции, в т.ч. с применением антибактериальных средств.

Стафилококк 4 степени. Терапия направлена на укрепление иммунитета, устранения гиповитаминозов, дисбактериоза кишечника. Перед применением антибактериальной терапии, проводится тщательная диагностика на реакцию конкретного вида стафилококка на препарат.

Диагностика стафилококка

Анализ на стафилококк проводится из мазков, взятых обычно из поверхности кожи, слизистых оболочек верхних дыхательных путей или мочевыделительного канала.

Дополнительными методами обследования могут быть:

Лечение стафилококка

Как лечить стафилококк? Лечение стафилококка обычно состоит из 2х пунктов – укрепление иммунной системы и антибактериальная терапия. При наличии других болезней, проводится также и их лечение.

Очень важным является применение антибиотиков на основании диагностики, поскольку определить вид стафилококка по клинической картине практически невозможно, а применение антибиотиков широкого спектра действия может вызвать большое количество побочных эффектов.

Тем не менее, для лечения стафилококка применяются следующие, наиболее популярные антибиотики.

Важно! Перед применением антибиотиков обязательно проконсультируйтесь с лечащим врачом.

Лечение стафилококка народными средствами

Важно! Перед применением народных средств проконсультируйтесь с врачом.

Медь. Кожные гнойные раны, причиной которых стал золотистый стафилококк, можно обрабатывать медным купоросом, который уничтожает этот вид бактерии. Для профилактики, в быту можно использовать медные предметы кухонной утвари – тазы, кастрюли, кружки и т.д.

Хлорофиллипт. Можно использовать для лечения, как кожных заболеваний, так и заболеваний ЛОР-органов. Для лечения ЛОР-заболеваний, можно использовать спиртовой и масляный растворы. Спиртовым полощут горло или промывают носовые полости, масляным закапывают нос, обрабатывают воспаленные миндалины. Курс лечения 4-10 дней. Маленьким детям вместо полоскания, воспаленные участки смазывают тампоном, смоченным масляным раствором.

Черная смородина. Ягоды черной смородины являются природным антибиотиком, в том числе и против стафилококковой инфекции. Для лечения после каждого приема пищи нужно принимать по стакану ягод смородины. Таким образом, благодаря составу этой ягоды, укрепляется иммунная система, а также купируется инфекция. Фактически, это двойной удар по болезни. Замечено также повышение эффективности при одновременном применение смородины и антибактериальных препаратов.

Лопух и окопник. В пропорции 1:1, сделайте смесь из предварительно высушенных и измельченных частей листьев лопуха и окопника. Полученную смесь нужно залить кипятком, накрыть плотно крышкой и дать настоятся около 20 минут. Принимать средство нужно в теплом виде, 3 раза в день. До полного выздоровления.

Лопух. Отмечается и антибактериальное и заживляющее действие на организм свежих листьев лопуха, которые в лечебных целях промывают, прикладывают к поврежденной воспаленной коже, приматывая его повязкой.

Абрикос. При воспалительных процессах на коже из-за стафилококковой инфекции хорошо зарекомендовала себя мякоть абрикоса, которую нужно прикладывать к очагам воспаления. Для лечения внутренней инфекции нужно кушать пюре из абрикосов 2 раза в день – утром и вечером, натощак.

Яблочный уксус. Для лечения кожных болезней из-за данной бактерии, можно использовать и яблочный уксус. Для этого нужно добавить в ванну, в горячую воду 50 г яблочного уксуса. Принимать такие ванны можно 2-3 раза в день, по 15 минут. Локально, для обработки кожи, можно применять и компресс из смеси яблочного уксуса. Для этого размешайте 2 ст. ложки уксуса в стакане воды.

Профилактика стафилококка

Профилактика стафилококка включает в себя следующие рекомендации:

— Соблюдайте правила личной гигиены – не употребляйте пищу грязными руками, а также неомытые продукты питания;

— Не оставляйте на самотек возможные очаги инфекции – кариес зубов, конъюнктивиты, воспаленные миндалины, аденоиды, фурункулы (чирьи), воспаления в мочеполовой системе и т.д.;

— Делайте в доме влажную уборку не менее 2 раз в неделю, чтобы не допускать в жилом помещении скопления большого количества пыли;

— Чаще проветривайте помещение;

— В сезон респираторных заболеваний, избегайте мест большого скопления людей;

— Старайтесь больше двигаться, занимайтесь спортом;

— Закаляйте свой организм;

— При питании делайте акцент на продукты, богатые на витамины и микроэлементы;

— В жаркую погоду избегайте питания кондитерскими, мясными, молочными и другими изделиями, которые хранятся не в надлежащих условиях;

— При травмировании кожных покровов, обязательно обработайте рану антисептическими средствами, после закройте ее пластырем;

— Старайтесь не посещать салоны красоты, татту-салоны, солярии или стоматологические клиники сомнительного характера, где могут не придерживаться санитарных норм по обработке медицинских инструментов.

16 августа 2016

9888
7,0
0
6

Структурная формула нового пептидного антибиотика.

Немецкие ученые обнаружили новое оружие для борьбы с больничным монстром — мультирезистентным золотистым стафилококком. Долгие годы оно скрывалось не в вечной мерзлоте или Марианской впадине, а прямо под нашим носом. Вернее — в нём.

В последние годы во всем мире увеличилось количество инфекционных заболеваний, вызванных устойчивыми к антибиотикам бактериями. Организмы с множественной лекарственной резистентностью (multidrug-resistant organisms, MDRO), такие как метициллин-резистентный золотистый стафилококк, нечувствительные к ванкомицину энтерококки или резистентные к цефалоспоринам третьего поколения грамотрицательные бактерии, в ближайшие десятилетия могут стать более частыми причинами смерти, чем рак [1].

Несколько лет назад удалось обнаружить, что представители человеческой микробиоты способны производить бактериоцины, поражающие близкородственных бактерий [2]. Например, в 2014 году из человеческого комменсала Lactobacillus gasseri выделили и описали новый синтезируемый рибосомами тиопептидный антибиотик — лактоциллин [3].

Семейные разборки

Немецкий исследователь Александр Ципперер со своими сотрудниками в июле 2016 года сообщил о том, что обнаружил в человеческом носу бактерию Staphylococcus lugdunensis IVK28, которая подавляет рост метициллин-резистентного золотистого стафилококка (methicillin-resistant Staphylococcus aureus, MRSA) [1].

Стафилококки относятся к типичным бактериям-комменсалам, колонизирующим кожу и поверхности слизистых оболочек. Staphylococcus aureus — шаровидные грамположительные бактерии, вырабатывающие каротиноидный пигмент, который придает их клеткам золотистый цвет (рис. 1). Эти микроорганизмы чрезвычайно устойчивы к внешним воздействиям и выживают в воздухе, пыли, почве, продуктах питания, на оборудовании пищевых производств и предметах быта [6], [7].

Рисунок 1. Staphylococcus aureus и лейкоциты.

Рисунок 2. Метициллин-резистентные золотистые стафилококки.

Staphylococcus aureus — бактерия условно-патогенная, проявляющая свои патологические свойства только в благоприятных условиях, а создает их, как правило, ослабление иммунитета носителя. Активная жизнедеятельность стафилококка может привести к разнообразным заболеваниям [5], [7], [8]:

кожи (прыщи, фурункулы, синдром ошпаренной кожи);
органов дыхания (плеврит, пневмония);
костной и соединительной тканей (артрит, остеомиелит);
нервной системы и органов чувств (отит, менингит);
сердечно-сосудистой системы (эндокардит, флебит, стафилококковая бактериемия).

Факторы патогенности S. aureus — это микрокапсула, компоненты клеточной стенки, ферменты агрессии и токсины. Микрокапсулы защищают клетки бактерий от фагоцитоза, способствуют их адгезии и распространению по организму хозяина. Составляющие клеточной стенки (например пептидогликан, тейхоевые кислоты и белок А) вызывают развитие воспаления, обездвиживают фагоциты и нейтрализуют иммуноглобулины. Коагулаза, главный фермент агрессии, вызывает свертывание плазмы крови [7], [9].

Наиболее опасны метициллин-резистентные стафилококки (methicillin-resistant S. aureus, MRSA) (рис. 2). Метициллин — это модифицированный пенициллин, с помощью которого еще недавно успешно боролись со стафилококковой инфекцией. MRSA устойчивы не только к метициллину, но и к другим антибиотикам пенициллиновой группы (диклоксациллину, оксациллину, нафциллину и др.), а также к цефалоспоринам. В последнее время выявлены штаммы и с более широким спектром устойчивости: ванкомицин-резистентные (VRSA) и гликопептид-резистентные (GISA) [6], [9], [10].

Штамм S. lugdunensis IVK28 эффективно боролся со своим вредоносным родственником лишь в условиях недостатка железа и только на твердых агаризованных средах (рис. 3, слева). Механизм противостояния был неясен, а потому Ципперер провел транспозонный мутагенез клеток выделенного штамма — чтобы выявить ген, ответственный за синтез смертельного для S. aureus вещества.

В итоге удалось получить мутанта IVK28, который не мог подавлять рост MRSA. Анализ места встройки транспозона показал, что тот нарушил структуру гена предполагаемой нерибосомной пептидсинтетазы (НРПС). Оказалось, что этот ген вместе с другими последовательностями, связанными с биосинтезом антибиотиков, входит в состав оперона размером 30 т.п.н. Это указывало на то, что предполагаемая молекула ингибитора может быть комплексом нерибосомных пептидов.

Оперон методом ПЦР обнаружили во всех культурах S. lugdunensis, а значит, он характерен для всего вида, а не только для штамма IVK28. Однако GC-состав оперона (26,9%) отличался от GC-состава остального генома S. lugdunensis (33,8%), что свидетельствовало о возможном заимствовании этого полезного генетического кластера у других видов бактерий — путем горизонтального переноса .

Оперон состоит из генов lugA, B, C и D, кодирующих пептидсинтетазные белки (см. врезку ниже), а также из других генов, чьи продукты необходимы для синтеза и транспорта нерибосомного пептида.

Чтобы окончательно вменить оперону участие в антибактериальной деятельности S. lugdunensis, наименьший ген (lugD) удалили. Мутант ΔlugD, как и ожидалось, не мог подавлять рост золотистого стафилококка, но когда в него ввели плазмиду с работающим геном lugD, агрессивный фенотип восстановился (рис. 3, в центре и справа).

Секретное оружие

Выделенный Ципперером продукт lug-оперона оказался нерибосомным циклическим пептидом, состоящим из пяти аминокислот (двух D-валинов, L-валина, D-лейцина и L-триптофана) и тиазолидинового гетероцикла (рис. 4). Назвали антибиотик лугдунином.

Химическим синтезом удалось получить продукт с идентичными природному лугдунину химическими свойствами и антибактериальным эффектом. Ученые предположили, что этот антибиотик ингибирует синтез бактериальных биополимеров — белков, ДНК и пептидогликанов [5].

Этот класс пептидов синтезируется в клетках низших грибов и бактерий без участия рибосом. Нерибосомные пептиды (НРП) также встречаются и у высших организмов, которые имеют бактерий-комменсалов [12].

НРП подразделяются на несколько функциональных групп [13]:

антибиотики (ванкомицин);
предшественники антибиотиков (ACV-трипептид — предшественник пенициллина и цефалоспорина);
иммуносупрессоры (циклоспорин);
противоопухолевые пептиды (блеомицин);
сидерофоры (пиовердин);
токсины (HC-токсин);
сурфактанты (сурфактин).

Каждый модуль состоит как минимум из трех доменов:

конденсирующего (принимающего пептидную цепь из предыдущего модуля);
аденилирующего (выбирающего нужную аминокислоту);
пептидильного (образующего пептидную связь).

Нередко модули включают и другие домены, в том числе эпимеризующий, который преобразует L-аминокислоты в D-формы [14].

По аналогии с триплетным рибосомным кодом для синтеза белка существует и нерибосомный, код НРПС, определяемый 10 остатками аминокислот в субстрат-связывающем кармане аденилирующего домена. От комбинации этих остатков зависит то, какая аминокислота будет встроена в пептид конкретным модулем НРПС. Зная этот код, можно предсказывать субстратную специфичность аденилирующих доменов и даже произвольно изменять ее посредством замены аминокислот в домене [14].

В экспериментах немецких ученых лугдунин действовал не только на метициллин-резистентных стафилококков, но и на гликопротеин-резистентных, и даже на других грамположительных бактерий типа листерии и ванкомицин-резистентного энтерококка (табл. 1). Минимальная ингибирующая концентрация (МИК) нового бактериоцина — 1,5–12 мкг × мл −1 , что говорит о высокой активности вещества. При этом такие концентрации никак не влияли на человеческую сыворотку, не вызывали лизис нейтрофилов или эритроцитов и не ингибировали метаболическую активность моноцитов. Бактериальные же клетки под действием лугдунина в концентрации даже ниже МИК прекращали синтезировать ДНК, РНК, белки и компоненты клеточной стенки. В этом отношении лугдунин напоминает даптомицин, дающий такой же эффект, но способ действия которого пока не изучен. Не было отмечено возникновения резистентности клеток S. aureus к лугдунину даже после их месячного выращивания на малых концентрациях.

Таблица 1. Спектр активности лугдунина

Виды и штаммы	Резистентность	МИК лугдунина (мкг × мл −1 )
Staphylococcus aureus USA300 (LAC)	MRSA	1,5
+ 50% человеческой сыворотки крови	1,5
Staphylococcus aureus USA300 (NRS384)	MRSA	1,5
Staphylococcus aureus Mu50	GISA	3
Staphylococcus aureus SA113	3
Staphylococcus aureus RN4220	3
Enterococcus faecium BK463	VRE	3
Enterococcus faecalis VRE366	VRE	12
Listeria monocytogenes ATCC19118	6
Streptococcus pneumoniae ATCC49619	1,5
Bacillus subtilis 168 (trpC2)	4
Pseudomonas aeruginosa PAO1	>50
Escherichia coli DH5α	>50
Условные обозначения: MRSA — метициллин-резистентные S. aureus; GISA — устойчивые к гликопротеинам S. aureus; VRE — ванкомицин-резистентные Enterococcus. Таблица из [1].

Испытания в боевых условиях

Как и полагается, способность лугдунина лечить стафилококковые инфекции продемонстрировали in vivo на мышиной модели (рис. 5). У шести мышей сбрили шерсть на спине и, повредив кожу многократным приклеиванием/отклеиванием пластыря, нанесли на это место золотистого стафилококка. Затем кожу обработали мазью, содержащей 1,5 мкг лугдунина, и спустя шесть часов оценили результат. Обработка новым антибиотиком сильно сокращала или даже полностью уничтожала популяцию S. aureus. Причем не только на поверхности кожи, но и в более глубоких ее слоях.

Рисунок 5. Общая схема подхода к идентификации природного антибиотика. Из бактериальных популяций человеческого тела отбирают представителей, которые не могут сосуществовать с интересующими патогенными бактериями. Этих возможных конкурентов тестируют по отдельности на средах с инфекционным агентом. Из культуры, успешно подавляющей рост патогенов, выделяют антибиотик, действие которого проверяют на животных моделях.

[5], рисунок модифицирован и адаптирован

Чтобы понять, может ли S. lugdunensis помешать колонизации носовой полости позвоночных животных золотистым стафилококком в естественных условиях, ученые провели следующий эксперимент. В носы хлопковых хомяков ввели два вида смешанных культур (S. aureus + S. lugdunensis IVK28 и S. aureus + S. lugdunensis IVK28ΔlugD) и каждую по отдельности. В контрольных случаях, когда вводили по одному штамму, все три культуры стабильно колонизировали носовую полость. Однако при введении смеси S. aureus + S. lugdunensis IVK28 количество золотистого стафилококка через 5 дней значительно уменьшилось по сравнению со смесью S. aureus + S. lugdunensis IVK28ΔlugD. Этот эксперимент показал, что продукция лугдунина позволяет штамму IVK28 эффективно конкурировать с золотистым стафилококком in vivo.

Оставалось разобраться, предотвращает ли присутствие S. lugdunensis в носу человека колонизацию бактериями S. aureus. Ципперер и его коллеги исследовали мазки из носовых ходов 187 госпитализированных больных. Из них у 60 человек (32,1%) обнаружили золотистого стафилококка и у 17 человек (9,1%) — S. lugdunensis. И только у одного пациента с S. lugdunensis в носу обитал S. aureus. У всех выделенных штаммов S. lugdunensis ПЦР-анализ продемонстрировал наличие lug-оперона, а все обнаруженные штаммы S. aureus оказались восприимчивы к лугдунину.

Перспективы

Лугдунин оказался первым обнаруженным бактериоцином нового класса — макроциклических тиазолидиновых пептидных антибиотиков. Все проверенные штаммы S. aureus (как природные, так и лабораторные) не смогли выработать резистентности к нему. Это дает надежду на то, что лугдунин в будущем станет коммерческим препаратом для борьбы с золотистым стафилококком.

И наконец, сам факт обнаружения нового антибиотика у представителя человеческой микробиоты должен послужить стимулом для активизации поиска других продуцентов бактериоцинов в составе именно таких сообществ. В дальнейшем это поможет медикам успешнее сдерживать наступление мультирезистентных патогенов.

Читайте также: