Фото: npj Противомикробные препараты и устойчивость (2023)

Изучен механизм, с помощью которого бактерии развивают устойчивость к антибиотикам

Согласно новому исследованию Института Квадрам и Университета Восточной Англии, бактерии могут быстро вырабатывать устойчивость к антибиотикам, приспосабливая специальные насосы для их вымывания из клеток. Исследование было опубликовано в журнале npj Antimicrobials and Resistance.

Устойчивость к противомикробным препаратам — это растущая проблема глобального значения. Рост устойчивых «супербактерий» угрожает нашей способности использовать противомикробные препараты, такие как антибиотики, для лечения и предотвращения распространения инфекций, вызванных микроорганизмами.

Ученые надеются, что эти результаты позволят улучшить способы применения антибиотиков, чтобы предотвратить дальнейшее распространение устойчивости к противомикробным препаратам.

Профессор Марк Веббер из Медицинской школы Норвича UEA и Института Квадрам поясняет: «Знание деталей механизмов, с помощью которых бактерии развивают устойчивость, является ключевым шагом к пониманию устойчивости к противомикробным препаратам. Мы надеемся, что такая работа, направленная на понимание того, когда и как возникает устойчивость, поможет нам лучше использовать антибиотики, чтобы свести к минимуму селекцию устойчивости».

Команда исследовала, как воздействие противомикробных препаратов приводит к возникновению резистентности.

В широком смысле, защита супербактерий от антибиотиков включает в себя инактивацию или избегание препаратов, предотвращение их проникновения в клетки или удаление их из клеток до того, как они смогут оказать какое-либо воздействие. Однако как именно они это делают, еще предстоит выяснить.

В новом исследовании доктора Элефтерии Трампари из QI профессор Веббер и его коллеги воссоздали эволюционный стресс, который приводит к устойчивости к противомикробным препаратам, подвергнув бактерии Salmonella воздействию двух различных антибиотиков.

Бактериям позволили расти и размножаться в двух различных состояниях, которые имитировали их образ жизни в окружающей среде.

Некоторые из них были планктонными — плавающими в жидком бульоне — а другие находились в биопленках. Бактерии образуют биопленки на поверхностях как способ защиты от стресса, и большинство бактерий в реальном мире существуют в виде биопленок.

Сотни поколений бактерий были выращены и подвергнуты воздействию антибиотиков, и в этой эволюционной симуляции выживание сильнейших отобрало те бактерии, которые лучше всего приспособлены к тому, чтобы справляться с присутствием антибиотиков.

Чтобы определить, как эти «победители» стали устойчивыми, ученые секвенировали геномы устойчивых бактерий, чтобы увидеть, какие гены изменились по сравнению с их непоколебимыми предками.

Они выявили, что два антибиотика вызвали различные мутации в молекулярном насосе, который сальмонеллы используют для удаления токсичных соединений из клеток. Вместе с коллегами из Университета Эссекса и Университета Кальяри они обнаружили, что эти два разных изменения совершенно по-разному изменяют действие насоса. Одно из них облегчило захват лекарств, а другое — позволило лекарствам проскользнуть через насос.

Поиск в геномных базах данных изолятов Salmonella показал, что одна из этих мутаций также повторяется в реальном мире, в Salmonella от пациентов, домашнего скота и продуктов питания в Великобритании, США и ЕС еще в 2003 году.

Полученные результаты подтверждают первостепенную роль этих насосов как первой линии защиты от противомикробных препаратов.

«Эта работа моделирует то, что происходит в реальном мире, где бактерии постоянно подвергаются воздействию различных концентраций противомикробных препаратов», — делится доктор Элефтерия Трампари из Института Квадрам и первый автор исследования.

Эксклюзивный перевод

Поделиться:

Подписывайтесь на краткие, но содержательные новости со всего мира
глазами молодого поколения в Телеграм и ВКонтакте.

Почитайте также

Найден молекулярный «штрих-код», используемый бактериями для выделения токсинов

130 Исследователи из Университета Макмастера обнаружили молекулярную систему «штрих-кода», используемую болезнетворными бактериями для различения полезных …