Проходы продуктовых магазинов заполнены продуктами, которые обещают убить бактерии. Люди скупают эти предметы, чтобы защитить себя от микробов, от которых они болеют. Однако новое исследование Вашингтонского университета в Сент-Луисе показало, что химическое вещество, которое должно убивать бактерии, на самом деле делает их сильнее и способнее пережить лечение антибиотиками.
Исследование, опубликованное в Интернете 19 февраля в журнале Antimicrobial Agents & Chemotherapy, предполагает, что воздействие триклозана может непреднамеренно привести бактерии в состояние, в котором они способны переносить обычно смертельные концентрации антибиотиков, включая те антибиотики, которые обычно используется для лечения инфекций мочевыводящих путей (ИМП).
Триклозан является активным ингредиентом, отвечающим за «антибактериальные» свойства многих потребительских товаров. Его добавляют в зубную пасту, жидкость для полоскания рта, косметику и даже в одежду, детские игрушки и кредитные карты с целью уменьшения или предотвращения роста бактерий.
«Чтобы эффективно убивать бактериальные клетки, в продукты добавляют триклозан в высоких концентрациях», - говорит Петра Левин, профессор биологии в области искусств и наук.
В 2017 году Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США упомянуло как проблемы безопасности, так и недостаточную эффективность, когда рекомендовало не добавлять триклозан в потребительское мыло, но эти рекомендации не отговаривают компании от добавления его в другие продукты. Более того, по словам Левин, «триклозан очень стабилен. Он сохраняется в организме и в окружающей среде в течение длительного времени».
Новое исследование на мышах показывает, в какой степени воздействие триклозана ограничивает способность организма реагировать на лечение антибиотиками инфекции мочевыводящих путей. Это также проливает новый свет на клеточный механизм, который позволяет триклозану мешать лечению антибиотиками.
Избежать смерти
Некоторые антибиотики убивают бактериальные клетки, а другие препятствуют их росту.
Левин и ее коллеги особенно интересовались бактерицидными антибиотиками - теми, которые могут убивать бактериальные клетки и обычно назначаются врачами для лечения бактериальных инфекций. Они хотели знать, может ли триклозан защитить бактерии от гибели в присутствии убивающих антибиотиков.
Кори Уэстфолл, научный сотрудник лаборатории Левина, лечил бактериальные клетки бактерицидными антибиотиками и отслеживал их способность выживать с течением времени. В одной группе бактерии подверглись воздействию триклозана до того, как им дали бактерицидный антибиотик. В другой группе их не было.
«Триклозан существенно увеличил количество выживших бактериальных клеток», - сказал Левин. «Обычно одна клетка на миллион выживает после антибиотиков, и функционирующая иммунная система может их контролировать. Но триклозан изменил количество клеток. Вместо одной бактерии на миллион выживала одна из 10 организмов, которая выживала через 20 часов. иммунная система перегружена."
Воздействие триклозана позволило бактериям избежать гибели от антибиотиков. Причем защитное свойство не ограничивалось каким-то одним семейством антибиотиков. Фактически, многие антибиотики, которые считаются уникальными в отношении того, как они убивают клетки, были менее эффективны в уничтожении бактерий, подвергшихся воздействию триклозана.
«Триклозан повысил толерантность к широкому спектру антибиотиков», - сказал Вестфолл. «Ципрофлоксацин (также известный как Ципро) был для нас наиболее интересным, потому что это фторхинолон, который препятствует репликации ДНК и является наиболее распространенным антибиотиком, используемым для лечения ИМП."
Антибиотики не могут справиться с триклозаном вокруг
ИМП возникают, когда бактерии, прежде всего Escherichia coli (E. coli), попадают в мочевыводящие пути и инфицируют их. Антибиотики, такие как ципро, обычно используются для уничтожения бактерий и лечения инфекции.
ИМП распространены; так воздействие триклозана. Шокирующий процент - около 75 процентов - взрослых в Соединенных Штатах имеют обнаруживаемые уровни триклозана в моче. Около 10 процентов взрослых имеют достаточно высокие уровни, чтобы предотвратить рост кишечной палочки. Может ли присутствие триклозана в организме мешать лечению ИМП?
Уэстфолл и Левин работали с сотрудниками из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе, чтобы ответить на этот вопрос.
Ана Флорес-Мирелес, доцент Университета Нотр-Дам, работала над этим исследованием в качестве докторанта в лаборатории Скотта Халтгрена, профессора молекулярной микробиологии Хелен Л. Стоувер в Медицинской школе. С помощью Джеффри Хендерсона, адъюнкт-профессора медицины и молекулярной биологии, она выяснила, что у мышей, которые пьют воду с добавлением триклозана, уровень триклозана в моче аналогичен таковому у людей.
«Этот результат означал, что мы действительно могли проверить влияние уровня триклозана в моче человека на лечение антибиотиками ИМП у мышей», - сказал Левин.
Все мыши с инфекцией получали Ципро для лечения ИМП. Только некоторые мыши пили воду с добавлением триклозана. После лечения антибиотиками у мышей, подвергшихся воздействию триклозана, в моче было большое количество бактерий, которые прилипали к мочевому пузырю; у мышей без воздействия было значительно меньшее количество бактерий.
«Величина разницы в бактериальной нагрузке между мышами, которые пили воду с добавлением триклозана, и теми, кто не пил воду, поразительна», - сказал Левин.
«Если бы разница в количестве бактерий между группами была менее чем в десять раз, было бы трудно убедительно доказать, что виновником был триклозан», - добавил Левин.«Мы обнаружили в моче мышей, получавших триклозан, в 100 раз больше бактерий - это очень много».
Этот поразительный результат имеет не менее поразительное сообщение: антибиотики менее эффективны при лечении ИМП, когда поблизости находится триклозан, по крайней мере, у мышей.
Грязное оружие триклозана: ppGpp
Триклозан мешает лечению антибиотиками, но как?
Левин и ее коллеги обнаружили, что триклозан работает с ингибитором роста клеток, небольшой молекулой, получившей название ppGpp, чтобы сделать клетки менее чувствительными к антибиотикам.
Во время стресса ppGpp отвечает, закрывая пути биосинтеза, которые создают строительные блоки - ДНК, РНК, белок и жир - которые в конечном итоге становятся новыми клетками. Эта реакция помогает отвлечь ресурсы от роста к выживанию.
"В медицине есть правило, что вы не должны давать лекарства, замедляющие рост клеток, перед препаратами, убивающими клетки", - сказал Левин.
Бактерицидные антибиотики убивают, воздействуя на определенные пути биосинтеза. Например, ампициллин воздействует на ферменты, составляющие клеточную стенку бактерий, а ципро воздействует на синтез ДНК. Когда эти пути перекрыты, бактерицидные антибиотики не могут выполнять свою работу.
Если триклозан запускает ppGpp, биосинтез сокращается, и бактерицидные антибиотики становятся неэффективными для уничтожения клеток. Однако биосинтез продолжается в бактериях, лишенных ppGpp, и можно ожидать, что эти клетки погибнут.
Левин и его коллеги проверили свою гипотезу путем создания мутантов E. coli, неспособных производить ppGpp, и сравнили их с кишечной палочкой, способной производить ppGpp. Отсутствие ppGpp у мутантной E. coli лишило триклозан способности защищать клетки от бактерицидных антибиотиков.
Хотя для окончательного доказательства того, что триклозан мешает лечению антибиотиками у людей, потребуются клинические исследования, Левин сказал: «Я надеюсь, что это исследование послужит предупреждением, которое поможет нам переосмыслить важность противомикробных препаратов для потребителей». товары."