Жълта светлина с дължина 565 nm унищожава огнища на туберкулоза

Учени от Федералния изследователски център „Фундаментални основи на биотехнологиите“ на Руската академия на науките и от Централния изследователски институт по туберкулоза откриват начин за обезвреждане на огнища от туберкулоза. Предложението е латентните и устойчиви на антибиотици форми на Mycobacterium tuberculosis, които причиняват туберкулозата, да бъдат унищожени с помощта на жълта светлина с дължина на вълната 565 нанометра.

За латентните микробактерии и нуждата да бъдат унищожени

Пасивните патогени са резистентни към всички видове антибиотици. Затова те много често остават в белите дробове на пациентите дори след проведеното лечение. По този начин създават условия за рецидив. Или както посочват авторите в статията, показваща резултатите от проучването, публикувана в списанието Scientific Reports: “Mycobacterium tuberculosis е в състояние да премине в латентно състояние, причинявайки такова и за туберкулозата. Спящите микробактерии придобиват резистентност към всички известни антибактериални лекарства и могат да оцелеят в човешкото тяло в продължение на десетилетия преди да станат активни.“

Тези невидими патогенни клетки синтезират и натрупват голямо количество порфирини – пигменти, които съдържат азот. Съвременните методи на молекулярен анализ доказват наличието му в порфирините.

И точно това е в основата на идеята на проф. Маргарита Шлеева, началник на Лабораторията по биохимия на стреса в микроорганизмите и проф. Александър Савицки, ръководител на Лабораторията по физична биохимия.

Тъй като става дума за силно чувствителни към светлината съединения, които изложени на нея, генерират реактивни кислородни видове тоест частици, които са в състояние да увредят протеините и ДНК, учените предполагат, че биха могли да използват като молекулярни оръжия срещу самите бактерии точно порфирините, които се натрупват в клетките.

Проучването

За да проверят научната си хипотеза, изследователите вземат спящи форми на Mycobacterium tuberculosis и измерват количеството порфирини, което се съдържа в клетките. Екипът констатира, че нивото на молекулите е шест пъти по-високо от иначе обичайното за активните бактерии. Учените предприемат и още една стъпка. Те успяват изкуствено да повишат нивото на порфирини в клетките 85 пъти. Правят го като добавят 5-аминолевулинова киселина (прекурсор на порфирините) към средата, върху която растат микробактериите.

>>>Магнезиеви съединения се борят активно с туберкулозата

След като получават екстракт от клетките на туберкулозната бактерия, определят дължините на вълните, при които разтворът абсорбира максимално количество светлина. Избират стойността да бъде 565 нанометра, тъй като тя съответства на най-чувствителния към светлината цинк порфирин. Идва ред на облъчването със светлина с тази дължина на вълната на спящите култури от микробактерии.

Резултатът

След 30 минути облъчване 99,99% от патогените умират. Авторите са категорични, че това не може да бъде постигнато с никакви антибиотици. Подобен ефект обаче няма върху активните форми на бактериите, тъй като на практика те не натрупват порфирини.

Така става ясно, че порфирините, натрупани в латентните туберкулозни микробактериални клетки, се превръщат в истинско молекулярно оръжие срещу бактериите.

„Експериментите доказаха, че ефективността на предложения подход достига 99,99%. Той потенциално може да се използва в клиничната практика за унищожаването както на неактивни огнища на туберкулоза в белите дробове в човека, така и на причинителя на заболяването, който има лекарствена резистентност. Сега ни предстои да тестваме подхода върху лабораторни животни“, разяснява проф. Шлеева.

>>>Комбинация между антибиотик и антиоксидант убива патогена, без да нанася поражения на клетката

В клиничната практика лечението на туберкулоза може да става като се използват световоди, чрез които светлина с необходимата дължина на вълната се доставя до местата, където е концентрирано заболяването. За целта може да се използва фиброоптичен бронхоскоп, който представлява гъвкава тънка тръба, която позволява на лекаря да изследва огнищата на болестта в белите дробове. Методът е почти безболезен за болния. Според авторите на изследването интересен би бил и подход, основан на използването на гъвкави органични светодиоди като източници на светлина.

Реакции

Проф. Оксана Гизингер от Медицинския институт на Руския университет на дружба между народите смята, че изучаването потенциала на светлината и оценката за нейния ефект върху Mycobacterium tuberculosis заслужава сериозно внимание.

„При успешното решаване на въпроси, свързани с ефективността на светлинното облъчване, се отдава голяма роля на рационално подбраните параметри на излъчване“, казва проф. Гизингер идопълва, че изследванията, проведени от екипа на Изследователския център „Основи на биотехнологията“ на Руската академия на науките, демонстрират бактерицидните и бактериостатични ефекти на светлината с различни дължини на вълната, което обяснява клиничната и микробиологична ефективност на фототерапията (лечение с ултравиолетови лъчи).

>>>Първата фаза от клиничното изпитване на ваксина срещу туберкулоза приключи успешно

Като обещаваща описва технологията ръководителят на Лабораторията за анализ на показателите за обществено здраве и дигитализация в здравеопазването в Московския физико-технически университет Станислав Отставнов. Специалистът подчертава нуждата от действие, тъй като въпросите около профилактиката и лечението на туберкулозата в Русия са особено актуални, тъй като по време на пандемията от COVID-19 силите и средствата са насочени основно към битката с вируса на SARS-CoV-2.

Ако методът, при който жълтата светлина поразява местата, където са струпани бактериите, причиняващи заболяването, е осъществим клинично и икономически, това ще бъде добра перспектива. За да се превърне обаче технологията в инструмент за лекаря, ще отнеме години, защото трябва да се докажат безопасността и ефективността й, но и да се разработи дизайн, удобен за прилагането й в клинични условия“, коментира Станислав Отставнов.

Предложеният от екипа метод има съществено значение, защото в последните години опасността от латентна туберкулоза се увеличава. Причината е, че инфекцията с COVID-19 често провокира събуждането на микробактериите, а те от своя страна в повечето случаи се оказват резистентни към лекарства.

Данните показват, че Русия е на трето място в света по брой на хора с резистентна туберкулоза. Проблем е и това, че дори лечението да е успешно, в белите дробове могат да останат латентни форми на бактерията. Според СЗО по този начин Mycobacterium tuberculosis може да престои в организма в продължение на много години, а тази латентна форма на туберкулозата да се превърне в активна при 5% до 10% от случаите.