Бактерии, чувствительные к антибиотикам, могут выжить, когда достаточное количество резистентных клеток вокруг них экспрессирует фактор, дезактивирующий антибиотики. Этот новый взгляд на то, как микробный контекст может поставить под угрозу антибактериальную терапию, был опубликован группой микробиологов из Университета Гронингена вместе с коллегами из Сан-Диего в журнале PLOS Biology 27 декабря..
Вся статья хорошо подытожена в коротком видеоклипе о решающем эксперименте в исследовании. Мы видим бактерии Staphylococci, которые были помечены зеленым флуоресцентным белком, экспрессирующим ген устойчивости к антибиотику хлорамфениколу. Рядом с ними находятся черные бактерии Streptococcus pneumoniae, не имеющие гена резистентности. В среде, содержащей антибиотик, зеленые клетки начинают расти и делиться, тогда как нерезистентные черные клетки этого не делают. Через некоторое время отдельные черные клетки начинают делиться и даже перерастают своих зеленых компаньонов.
Что здесь происходит? Микробиолог Робин Сорг, первый автор статьи, объясняет: «Устойчивые клетки поглощают хлорамфеникол и деактивируют его. В определенный момент концентрация в питательной среде падает ниже критического уровня, и нерезистентные клетки начинают расти». Что-то подобное уже видели. «Клетки с устойчивостью к пенициллину могут секретировать ферменты бета-лактамазы, которые расщепляют антибиотик. Но в нашем случае антибиотик дезактивируется внутри резистентных клеток».
Промежуток времени
Открытие было сделано с помощью покадровой микроскопии и подтверждено компьютерным моделированием и моделью мышиной пневмонии.«У мышей мы наблюдали, что восприимчивые бактерии Streptococcus pneumoniae выживают после лечения хлорамфениколом, когда животные коинфицированы резистентными бактериями». Кроме того, результаты исключили передачу гена устойчивости. Данные согласуются с неподтвержденными данными из клиники, где чувствительные к антибиотикам бактерии иногда культивируют у пациентов, которые безуспешно лечились антибиотиками. Зорг: Это всегда озадачивало врачей. Наша работа может дать одно возможное объяснение.
Таким образом, восприимчивые бактерии могут выживать дольше, когда присутствуют резистентные бактерии, и, в конце концов, даже побеждают их. Что это означает для распространения устойчивости к антибиотикам? «Это сложно, - говорит Зорг. «Мы знаем, что использование антибиотиков приводит к селекции на резистентность. Однако мы не до конца понимаем процессы и то, почему устойчивость к антибиотикам может развиваться так быстро. Исследования отдельных клеток, подобные нашему, помогают уточнить некоторые из этих деталей».
Обмен веществ
Следует отметить, что восприимчивые клетки в эксперименте перестают расти, но не умирают. «Многие механизмы уничтожения, вызванные антибиотиками, основаны на делящихся клетках или, по крайней мере, на клетках с активным метаболизмом». То, что не убивает клетки, возможно, не сделает их сильнее, но, безусловно, даст им время для усвоения генов устойчивости из окружающей среды.
Эти знания могут информировать врачей при лечении больного антибиотиками. «Мы знаем, что должны использовать эти препараты с осторожностью, но, возможно, нам придется быть еще более осторожными, чем мы думали». Сорг описывает подход к персонализированной медицине, при котором непатогенные микробы, присутствующие в организме пациента, проверяются на наличие генов резистентности. «Это повысит риск передачи патогенам».
Для предотвращения возникновения резистентности у непатогенных микроорганизмов, безусловно, важно использовать антибиотики как можно реже. И, возможно, однажды, когда наше понимание механизмов, ответственных за распространение устойчивости к антибиотикам, станет более полным, мы сможем найти способ остановить это.