Биолог Алексей Васильченко о врожденном иммунитете, альтернативе классическим антибиотикам и субингибиторном эффекте антимикробных пептидов

Субингибиторный эффект
В естественных условиях, а не в пробирке, концентрация пептидов, необходимая для уничтожения микроорганизмов, не всегда достижима по разным причинам, включая элементарное разбавление в окружающей влаге. Что будет, если не подобрать достаточную концентрацию, которая будет убивать клетки? Что будет происходить с бактериальной клеткой, на которую подействует низкая концентрация вещества? Эффекты могут быть разными — как негативными, так и позитивными для человека.
Клетка может отреагировать так, что станет более агрессивной и превратится в «супермонстра», а может получиться позитивный эффект: клетка перестанет выделять токсины, но при этом не умрет. От чего зависит тот или иной сценарий?
Молекулы пептидов, как правило, положительно заряжены, поэтому они электростатически взаимодействуют с клеточной стенкой бактерии, которая заряжена отрицательно. Мембранные структуры, отделяющие клеточное содержимое от окружающей среды, имеют множество сенсоров: как у человека нервные окончания на коже, так и у бактерий в мембранных структурах есть сенсоры. Подобная система состоит из сенсорного белка (гистидинкиназы) и соответствующего ему регулятора ответа. Сенсорная киназа изнутри прикрепляется к бактериальной цитоплазматической мембране и имеет чувствительный хвост на ее наружной стороне. Большинство антимикробных пептидов заряжено положительно, и это позволяет им напрямую взаимодействовать с этим участком сенсора, что приводит к активации сигнальной системы.
Если клетка не погибла сразу при воздействии пептидов, сенсоры взаимодействуют с пептидами и начинают передавать сигнал на генный аппарат, который реагирует на эти специфические сигналы. Например, он может поменять клеточные стенки в наружной мембране: заменить одну молекулу другой и повысить заряд. Пептид заряжен положительно, клеточная стенка заряжена отрицательно, значит, нужно сделать заряд мембраны положительным, и одноименно заряженные молекулы будут отталкиваться, как магниты. Могут начать работать «насосы», которые будут откачивать пептиды из клетки наружу, либо продукты будут выделяться из протеолитических ферментов и расщеплять угрожающие клетке пептиды.
На одни пептиды сенсоры мембраны бактерий реагируют, а на другие нет. Есть подозрение, что существует определенная специфичность и клетки могут распознавать, какой перед ними пептид. Пока нет четкого математического статистического описания этого процесса, и нельзя с уверенностью сказать, будет на конкретную молекулу реакция или нет.
Субингибиторный эффект относительно лучше изучен в случае конвенциональных антибиотиков, которые выпускаются в виде фармпрепаратов, — их действие в субингибирующих концентрациях изучается достаточно давно [2 ]Lorian, 1975. Уже хорошо известно, что малые концентрации антибиотиков могут вызывать неожиданные реакции со стороны бактериальной популяции. Например, фторхинолоны могут стимулировать бактериальную адаптацию к различным стрессам, включая действие самих антибиотиков, а пенициллины — усиливать образование биопленок.