Antibiotika zachraňují životy, ale jejich používání také přispívá k vývoji a šíření rezistentních antibiotik.
Týmové experimenty ukazují, že dlouhoexpozice jednomu druhu antibiotika v podstatě „aktivuje“ bakterie. Tento účinek zvýšil pravděpodobnost, že se bakterie stanou rezistentními na další antibiotika i v případě, že nedojde k další expozici lékům, ale také pomáhá kmeni udržet tyto příznaky rezistence po několik generací.
"Zdá se, že expozice antibiotikům nepřímo selektuje stabilnější systémy antibiotické rezistence.Stabilnější systém kmene zvyšuje pravděpodobnost získání rezistence na více antibiotik."
Benjamin Kerr, profesor biologie na univerzitě
Jejich výsledky také ukazují, jak expoziceantibiotika ovlivňují vývojovou dynamiku bakterií. To může pomoci vysvětlit nejen zvýšení odolnosti vůči více lékům u bakterií, ale také to, jak je rezistence vůči antibiotikům udržována a distribuována v životním prostředí: ve zdravotnických zařízeních, v půdě ze zemědělského odtoku, a to i dlouho po ukončení expozice antibiotikům.
Vědci testovali společný mechanismusšíření antibiotické rezistence v plazmidech. Jedná se o řetězce DNA, které mohou obsahovat mnoho typů genů, včetně genů rezistentních na antibiotika. Bakterie snadno vyměňují plazmidy i mezi druhy. Nicméně plazmidy mají své nevýhody a minulé studie ukázaly, že je bakterie snadno ztratí.
"I když plazmidy mohou nést užitečné geny, mohoutaké zasahují do mnoha typů procesů v bakteriální buňce, jako je metabolismus nebo replikace DNA.Vědci proto obecně považují plazmidy za nákladné a zatěžující pro hostitelskou buňku."
Hannah Jordt, hlavní autorka studie v biologii
Tým univerzity pracoval s E. buňkamicoli obsahující tetracyklin rezistentní plasmid a buňky Klebsiella pneumoniae obsahující plazmid rezistentní na chloramfenikol. Oba hostitelé, kteří dosud nebyli pěstováni v přítomnosti antibiotik, nevykazovali velkou oddanost svým plazmidům. Po devíti dnech v médiu bez antibiotik klesl podíl Klebsiella stále obsahující plazmid na méně než 50%. U E. coli si plazmid uchoval méně než 20%.
Když vědci odhalili kmenyVzhledem k tomu, že kmeny vykazovaly větší afinitu k jejich plazmidům, a to i po odstranění hrozby antibiotik. Po devíti dnech v médiu bez antibiotik se více než polovina buněk E. coli a Klebsiella uchovala pomocí odpovídajícího plazmidu.
"Samozřejmě, že buňky potřebovaly své plazmidy, aby jim pomohly přežít účinky antibiotik.Ale i poté, co jsme odstranili tento selektivní tlak, si oba kmeny udržely své plazmidy na výrazně vyšších úrovních, než měly před vystavením antibiotikům."
Hannah Jordt, hlavní autorka studie v biologii
Kromě toho to prokázaly další experimentyexpozice antibiotikům zvýšila výskyt mnohočetné rezistence na Klebsiella. I bez vystavení antibiotikům může Klebsiella pneumoniae získat několik plasmidů. Například když vědci spojili kmeny nesoucí plazmidy, které neobsahovaly antibiotika, Klebsiella a E. coli, malá frakce Klebsiella se stala rezistentní na léčivo, přičemž si zachovala svůj plazmid rezistentní na chloramfenikol a získala plasmid rezistentní na tetracyklin z E. coli. Když však vědci experiment opakovali s použitím bakterií vystavených antibiotikům, našli asi 1000krát více antibiotik rezistentních na Klebsiella.
Pouze předběžná dlouhodobá expozicejedno antibiotikum - chloramfenikol - zvýšilo pravděpodobnost, že Klebsiella rezistentní na chloramfenikol by získal plazmid rezistentní na tetracyklin z Escherichia coli v médiu bez antibiotik. Experimenty týmu dále ukázaly, že když byly buňky rezistentní na antibiotika později kultivovány v prostředí bez antibiotik, exponovaný Klebsiella chloramfenikol byl snadněji zadržen oběma rezistentními plazmidy.
Vědci tvrdí, že evoluce můževysvětlit jak rezistenci na antibiotika rezistentní plazmidy, tak i zvýšení rezistence na léčiva v Klebsiella: vystavení kmenů jejich odpovídajícímu antibiotiku vybranému pro mutace v jejich genomech, aby se minimalizoval konflikt mezi plasmidem a hostitelem, což činí méně nákladné udržování tohoto plazmidu jako a další.