Все большее число патогенов вырабатывают устойчивость к одному или нескольким антибиотикам, что угрожает нашей способности лечить инфекционные заболевания. Теперь, согласно исследованию, опубликованному в журнале Biophysical Journal, простой новый метод измерения времени, необходимого для уничтожения бактериальной популяции, может улучшить способность клиницистов эффективно лечить штаммы, устойчивые к противомикробным препаратам, которые находятся на пути к тому, чтобы стать устойчивыми.
«Эти результаты позволяют измерить толерантность, которая ранее в значительной степени игнорировалась в клинических условиях», - говорит старший автор исследования профессор Натали Балабан, профессор физики Джозефа и Сэди Данцигер в Еврейском университете в Иерусалиме. «Регулярное измерение толерантности может дать ценную информацию о продолжительности лечения антибиотиками, снижая вероятность как недостаточного, так и чрезмерного лечения. в настоящее время совершенно неизвестно."
По данным Всемирной организации здравоохранения, устойчивость к антибиотикам является одной из самых больших угроз для глобального здравоохранения и ставит под угрозу достижения современной медицины. Из-за селективного давления патогены приобретают резистентность за счет мутаций, которые делают антибиотик менее эффективным, например, в результате нарушения способности лекарственного средства связываться с его мишенью. В настоящее время клиницисты определяют, какой антибиотик и какую дозу назначать, оценивая уровни резистентности с помощью стандартного показателя, называемого минимальной ингибирующей концентрацией (МПК) - минимальной концентрации препарата, необходимой для предотвращения роста бактерий.
Хотя резистентные штаммы продолжают расти, несмотря на воздействие высоких концентраций препарата, толерантные штаммы могут выживать при смертельных концентрациях антибиотика в течение длительного периода времени, прежде чем погибнуть от его воздействия. Толерантность часто связана с неэффективностью лечения и рецидивами и считается ступенькой на пути к развитию устойчивости к антибиотикам. Но, в отличие от резистентности, толерантность плохо изучена и в настоящее время не оценивается в медицинских учреждениях.
«Отсутствие количественных показателей означает, что этот аспект лечения в значительной степени зависит от опыта отдельного врача или сообщества», - говорит первый автор Ашер Браунер, аспирант лаборатории Балабана в Ракахе Еврейского университета. Институт физики.«Это может привести к тому, что лечение будет либо слишком коротким, увеличивая риск рецидива и развития резистентности, либо слишком долгим, вызывающим ненужные побочные эффекты, выбросом отходов антибиотиков в окружающую среду и дополнительными расходами»..
Чтобы решить эту проблему, Балабан и ее команда разработали показатель толерантности, называемый минимальной продолжительностью убийства 99% населения (MDK99). Протокол, который может выполняться вручную или с использованием автоматизированной роботизированной системы, включает воздействие антибиотиков в разных концентрациях на популяции примерно 100 бактерий в отдельных микролуночных планшетах в течение различных периодов времени, при этом определяется наличие или отсутствие выживших..
Исследователи применили MDK99 к шести штаммам Escherichia coli, которые показали уровни толерантности в диапазоне от 2 до 23 часов при лечении ампициллином. MDK99 также облегчает измерение особого случая толерантности, известного как персистенция, зависящая от времени, - наличие временно бездействующих субпопуляций бактерий, которые погибают медленнее, чем большая часть быстрорастущей популяции. Как и другие формы толерантности, персистенция, зависящая от времени, может привести к рецидивирующим инфекциям, потому что немногие выжившие бактерии могут быстро вырасти, чтобы пополнить всю популяцию после прекращения лечения антибиотиками.
«Вывод из этого состоит в том, что важно пройти курс лечения антибиотиками, как это предписано, даже после исчезновения симптомов», - говорит Балабан. «Частичное лечение дает мутациям толерантности и персистенции избирательное преимущество, а они, в свою очередь, ускоряют развитие резистентности».
В будущих исследованиях Балабан и ее команда будут использовать MDK99 для изучения развития толерантности у пациентов. Кроме того, возможность систематического определения уровня переносимости штаммов в лаборатории может облегчить исследования в полевых условиях. «В случае внедрения в больничных клинических микробиологических лабораториях MDK99 может обеспечить эффективную классификацию бактериальных штаммов на толерантные, резистентные или персистентные, помогая принимать решения о лечении», - говорит Балабан.«В конце концов, понимание толерантности и поиск способа борьбы с ней могут значительно снизить постоянно растущий риск резистентности».