Инфекции мочевыводящих путей — одни из самых распространенных в мире: ежегодно регистрируется около 400 млн новых случаев. Частые рецидивы и растущая устойчивость к противомикробным препаратам значительно снижают эффективность лечения. Исследователи отделения медицины Университетского колледжа Лондона доказали, что микросреда мочевого пузыря влияет на динамику инфекции и терапевтические исходы, и подчеркнули необходимость использования продвинутых моделей для разработки стратегий лечения в эпоху устойчивости к антибиотикам, пишет журнал Nature Communications.
Сосредоточившись на инфекциях, вызываемых уропатогенной Escherichia coli (UPEC) — виновницей порядка 80 % ИМП, — команда разработала трехмерную модель уротелия человека, чтобы воссоздать реальные условия в мочевыводящих путях и понять, почему антибиотики, которые кажутся отлично работающими в стандартных лабораторных тестах, на практике часто оказываются недостаточно эффективными. И доказали, что причиной рецидивирующих ИМП оказываются уропатогенные бактерии, персистирующие в стенке мочевого пузыря в так называемых резервуарах, куда обычные антибиотики не проникают.
Разработанная статичная 3D-модель уротелия позволила работать с клеточными культурами и воссоздавать условия потока, характерные для циклов мочеиспускания. Ученые обнаружили, что UPEC очень легко прикреплялись к поверхности и с большой вероятностью проникали в выстилку, образуя биопленки и формируя защищенные резервуары в ткани мочевого пузыря. Затем команда протестировала часто используемые в терапии ИМП антибиотики. В микромодели мочевого пузыря они не устраняли инфекцию полностью. Попутно выяснилось, что поток мочи существенно меняет поведение бактерий и их реакцию на лечение, а значит многие традиционные лабораторные тесты могут упускать важные аспекты инфекционного процесса.
Исследователи также протестировали коктейль из фагов — вирусов, которые уничтожают бактерии. Сам по себе фаговый коктейль также с трудом устранял бактерии в условиях потока. Однако когда бактериофаги сочетали с антибиотиком, результаты улучшались. Следовательно, двухкомпонентный подход может быть эффективнее по сравнению с каждым методом лечения в отдельности.
В отличие от антибиотиков фаговая терапия смогла уменьшить количество защищенных бактериальных резервуаров внутри стенки мочевого пузыря, служащих «инкубатором» для будущих инфекций.
Коктейль из бактериофагов подавлял внутриклеточные бактериальные сообщества, сохранял жизнеспособность уротелия и вызывал секрецию воспалительных цитокинов и хемокинов, то есть бактериофаги могут усиливать собственную раннюю защитную реакцию ткани мочевого пузыря, предположили исследователи. Эксперименты в совокупности выявили глубокое влияние микросредового контекста на динамику инфекции и реакцию на лечение.