Работой руководила лаборатория Кассандры Куаве, доцента Центра изучения здоровья человека Университета Эмори и кафедры дерматологии Медицинской школы Эмори. Лабораторные эксперименты исследователей предоставляют первое доказательство того, что тритерпеноидные кислоты обладают мощным ударом против метициллин-резистентного золотистого стафилококка, известного как MRSA.
Бразильское дерево перца (Schinus terebinthifolia), произрастающее в Южной Америке, также широко распространено во Флориде, где оно образует густые заросли, вытесняющие местные виды. «Это ядовитый сорняк, который многие люди во Флориде ненавидят по уважительной причине», – говорит Квэйв. "Но в то же время существует богатая история о бразильском перце в Амазонии, где народные целители веками использовали это растение для лечения инфекций кожи и мягких тканей."
Куаве, лидер в области медицинской этноботаники и член Центра устойчивости к антибиотикам Эмори, изучает, как коренные народы включают растения в лечебные практики, чтобы найти многообещающих кандидатов для новых лекарств.
Центры по контролю и профилактике заболеваний называют устойчивость к антибиотикам "одной из самых больших проблем общественного здравоохранения нашего времени."Каждый год в U.S., минимум 2.8 миллионов человек заболевают устойчивыми к антибиотикам инфекциями, что приводит к более чем 35000 смертей.
«Даже в разгар нынешней вирусной пандемии COVID-19 мы не можем забыть о проблеме устойчивости к антибиотикам», – говорит Квэйв.
Она отмечает, что многие пациенты с COVID-19 получают антибиотики для лечения вторичных инфекций, вызванных их ослабленным состоянием, что вызывает опасения по поводу последующего всплеска инфекций, устойчивых к антибиотикам.
В 2017 году лаборатория Quave опубликовала данные о том, что очищенная, богатая флавонами смесь из 27 соединений, извлеченных из ягод бразильского перца, подавляет образование кожных повреждений у мышей, инфицированных MRSA.
Экстракт работает не за счет уничтожения бактерий MRSA, а за счет подавления гена, который позволяет клеткам бактерий общаться друг с другом. Блокирование этой коммуникации не позволяет клеткам предпринимать коллективные действия, что по сути обезоруживает бактерии, не позволяя им выделять токсины, которые они используют для повреждения тканей. Тогда у иммунной системы организма больше шансов заживить рану.
Этот подход отличается от типичного лечения уничтожения смертоносных бактерий лекарствами, предназначенными для их уничтожения, что может способствовать решению проблемы устойчивости к антибиотикам. Некоторые из более сильных бактерий могут пережить эти атаки лекарств и размножаться, передавая свои гены потомству и приводя к эволюции смертоносных «супербактерий»."
В данной статье исследователи хотели сузить круг 27 основных соединений ягод, чтобы выделить конкретные химические вещества, участвующие в обезвреживании MRSA. Они кропотливо усовершенствовали исходные соединения, проверяя каждую новую итерацию на эффективность в отношении бактерий.
Они также использовали ряд методов аналитической химии, включая масс-спектрометрию, спектроскопию ядерного магнитного резонанса и рентгеновскую кристаллографию, чтобы получить четкое представление о химических веществах, участвующих в механизме антивирулентности.
Результаты показали, что три тритерпеноидные кислоты одинаково хорошо ингибируют образование токсинов MRSA в чашке Петри, не повреждая клетки кожи человека. И одна из тритерпеноидных кислот особенно эффективно подавляла способность MRSA образовывать поражения на коже мышей.
Исследователи также продемонстрировали, что тритерпеноидные кислоты подавляют не только один ген, который MRSA использует для вывода токсинов, но и два гена, участвующих в этом процессе.
«Природа – лучший химик, – говорит Квэйв.
Она добавляет, что, в частности, сорняки, как правило, содержат интересные химические арсеналы, которые они могут использовать для защиты от болезней, чтобы им было легче распространяться в новых средах.
Исследовательская группа планирует провести дальнейшие исследования, чтобы протестировать тритерпеноидные кислоты в качестве лечения инфекций MRSA на животных моделях.
Если эти исследования будут многообещающими, следующим шагом будет работа с химиками-медиками для оптимизации соединений по эффективности, доставке и безопасности перед тестированием на людях.
«Растения настолько сложны в химическом отношении, что выявление и выделение определенных экстрактов похоже на выдергивание иголок из стогов сена», – говорит Квэйв. "Когда вы можете извлекать молекулы с лечебными свойствами из этих сложных природных смесей, это большой шаг вперед к пониманию того, как могут работать некоторые традиционные лекарства, и к продвижению науки к потенциальному пути разработки лекарств."