Ученые МГУ выяснили, как можно бороться с устойчивостью грибов к антигрибковым препаратам

Исследования ученых из НИИ физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского МГУ продемонстрировали, как можно подавить устойчивость грибов к антигрибковым препаратам. Результаты работы, которая может послужить основой для разработки эффективных антигрибковых фармакологических композиций, были опубликованы в журнале FEMS Yeast Research. 

Ученые все чаще обнаруживают штаммы патогенных грибов, устойчивые к известным антимикотикам (противогрибковым препаратам). «Существует довольно много разных антимикотиков. Наиболее распространенными мишенями для них являются пути биосинтеза эргостерина. Эргостерин содержится в клеточной мембране грибов и похож на холестерин, содержащийся в клетках животных, и выполняет там те же функции. Антимикотики нарушают биосинтез эргостерина, подавляя тем самым жизнедеятельность клеток гриба, ноне причиняя при этом значительного вреда животным клеткам», — рассказывает Дмитрий Кнорре, старший научный сотрудник отдела молекулярной энергетики микроорганизмов НИИ физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского МГУ и ведущий автор исследования. Помимо всего прочего, Дмитрий Кнорре является автором популярной настольной игры «Эволюция».

К появлению лекарственной устойчивости приводят мутации, которые препятствуют действию антимикотика и тем самым дают их владельцам большое преимущество. Поэтому штамм грибов с такими мутациями активно распространяется, вытесняя менее «везучих» собратьев. Одни мутации дают устойчивость только к отдельным антимикотикам, а другие — сразу к большому их списку. Этот эффект получил название «множественная лекарственная устойчивость». Как правило, она связана со сверхактивацией так называемых ABC-переносчиков (ATP binding cassette). ABC-переносчики — это мембранные ферменты, выкачивающие нежелательные вещества из клетки. Обычно переносчики в клетке работают с ограниченным набором молекул, но некоторые из них могут выбрасывать из клетки многие вещества. Работа посвящена подходу, позволяющему сделать работу именно таких ABC-переносчиков неэффективной, чтобы они не препятствовали доставке антигрибковых препаратов внутрь клетки.

Эксперименты проводились на клетках пекарских дрожжей — распространенном модельном грибковом объекте. К клеткам дрожжей, наряду с токсичными для грибов соединениями (например, известным лекарством клотримазолом), добавляли флуоресцентные пигменты — алкил-родамины, которые интенсивно светятся при облучении. Благодаря этому ученые легко могут видеть, где они находятся — внутри или вне клеток. Эта информация важна по той причине, что плохо растворимые в воде (гидрофобные)молекулы алкил-родаминов эффективно абсорбируются клеточной мембраной. С другой стороны, этому эффекту противопоставляется активность ABC-переносчиков, готовых выбрасывать из клетки ненужные вещества. Именно к ним относится белок Pdr5p, который, как показали ученые, играет ключевую роль в выкачивании алкил-родаминов из клеток дрожжей. Ученые попытались проследить, как распределение пигментов может быть связано с их возможностью «помочь» лекарству убить грибок.

«Жизнеспособность клеток определяется следующим образом: если суспензию клеток обработать антимикотиком, а потом перенести на твердую среду, то через некоторое время выжившие клетки образуют колонии, которые можно посчитать и оценить, насколько хорошо подействовало примененное вещество», — рассказывает Дмитрий Кнорре.

Группа учёных установила, что самым эффективным из исследованных красителей оказался октил-родамин — он сильнее всех остальных увеличивает антигрибковое действие обычных антимикотиков. Ученые также объяснили, как это происходит. Алкил-родамины активно выбрасываются ABC-переносчиками из клетки, но, поскольку эти соединения крайне гидрофобны, то они сразу же после этого захватываются клеткой обратно. В результате ABC-переносчики оказываются обмануты:они полностью заняты выкачиванием алкилированных родаминов, и у них уже не хватает мощности, чтобы выкачивать вредные для клеток лекарства типа клотримазола.

«В дальнейшем для фармакологических целей, вероятно, удастся подобрать и аналогичное бесцветное соединение — другой алкилированный проникающий катион», — говорит Дмитрий Кнорре.

Таким образом, в ходе работы был найден способ заставить грибок «забыть» о лекарстве и вместо этого бороться с «ветряными мельницами» вроде родаминов. Дальнейшие исследования в этой области помогут усовершенствовать противогрибковые препараты.