Препарат против УФ и синего света

Устойчивость бактерий к антибиотикам представляет собой серьезную угрозу для здоровья населения. По оценкам, в 2019 году это привело к 4,95 миллионам смертей, а недавний обзор, проведенный по заказу правительства Соединенного Королевства, предупреждает, что устойчивость к противомикробным препаратам может привести к смерти 10 миллионов человек ежегодно к 2050 году.

Уничтожение бактерий светом двух длин волн — синим светодиодным светом и коротковолновым ультрафиолетом (также называемым дальним УФ-C) — дает мощный удар один-два, который препятствует способности известного штамма бактерий E. coli с множественной лекарственной устойчивостью расти и размножаться. , обнаружили ученые из Новой Зеландии. В новом исследовании, опубликованном в Журнале прикладной микробиологии, ученые сообщают, что обработка двойным светом может быть эффективным нехимическим противомикробным лечением, которое не заставляет бактерии еще больше повышать свою устойчивость к противомикробным препаратам.

«Сочетание длин волн дальнего УФ-С и синего света работает синергетически, убивая бактерии», — говорит Гейл Брайтвелл, главный научный сотрудник AgResearch, исследовательского института в Палмерстон-Норт, Новая Зеландия. «Это открытие является захватывающим, но оно требует дальнейших исследований и проверок, чтобы полностью понять его последствия».

В больницах на протяжении десятилетий используется бактерицидный УФ-свет с длиной волны 254 нанометра для уничтожения бактерий и стерилизации инструментов и поверхностей. Во время пандемии COVID-19 аналогичные роботы, излучающие ультрафиолетовый свет, и средства индивидуальной дезинфекции также стали важными для уничтожения вируса SARS-CoV-2, вызывающего COVID. Воздействие этого высокоэнергетического УФ-излучения в течение определенного периода времени повреждает ДНК или РНК микробов, препятствуя их нормальным клеточным функциям и способности к размножению, в конечном итоге делая их безвредными или убивая их.

Но УФ-излучение с длиной волны 254 нм может быть вредным для глаз и кожи человека, вызывая ожоги, рак и катаракту. Недавно исследователи показали, что дальний УФ-С свет с более короткой длиной волны — 222 нм — может безопасно уничтожать вирусы и бактерии, передающиеся по воздуху, не проникая в кожу или клетки глаз человека.

Известно также, что синий свет в диапазоне длин волн от 400 до 470 нм смертелен для видов бактерий, имеющих фоторецепторы, воспринимающие свет. Свет производит токсичные, высокореактивные формы кислорода внутри бактерий, которые повреждают их клеточные мембраны и сахаристые оболочки, которые их окружают и защищают. Он также может искажать их генетический материал, что нарушает клеточные функции и в конечном итоге ухудшает их способность расти и размножаться.

Брайтвелл и ее коллеги решили посмотреть, как сочетание двух типов антимикробного света повлияет на тип бактерий, называемый бета-лактамазой расширенного спектра E. coli (ESBL E. coli). Эти насекомые производят ферменты, которые расщепляют и разрушают широко используемые антибиотики, включая пенициллин, и «становятся серьезной глобальной угрозой для здоровья человека», — говорит Брайтвелл. «Они были связаны с более высоким уровнем больничной заболеваемости и смертности, более длительным пребыванием в больнице и увеличением расходов на здравоохранение».

Команда подвергла два штамма E. coli ESBL и два штамма E. coli, чувствительных к антибиотикам, воздействию УФ-C с длиной волны 222 нм и синего светодиодного света с длиной волны 405 нм, как по отдельности, так и вместе, в течение получаса каждый. Они обнаружили, что двойное освещение оказывает бактерицидное действие, убивая все штаммы кишечной палочки. Дальний ультрафиолетовый свет сам по себе не убивал все бактерии, а синий светодиодный свет по отдельности также оказал очень незначительное влияние на насекомых.

«Мы считаем, что синий свет наносит первоначальный ущерб бактериальным клеткам, делая их более уязвимыми, а затем УФ-С извлекает выгоду из этого ослабленного состояния, чтобы более эффективно оказывать свое противомикробное действие», — говорит Брайтвелл.

Дозировка света имела решающее значение. Когда исследователи подвергли все четыре штамма сублетальной дозе восьми длинных импульсов двухволнового света, устойчивые к антибиотикам штаммы ESBL развили толерантность к свету, которая передалась последующим поколениям, что позволяет предположить, что это может иметь генетическую природу. Чувствительные к антибиотикам штаммы не развивали толерантность. Брайтвелл говорит, что необходимы дальнейшие исследования, чтобы понять механизмы, лежащие в основе этой толерантности к свету, и определить минимальную эффективную дозу света для уничтожения различных штаммов бактерий.