Az antibiotikumok életeket mentenek, de használatuk hozzájárul a gyógyszerrezisztensek kialakulásához és terjedéséhez is
A csapatkísérletek régóta megmutattákaz egyik típusú antibiotikumnak való kitettség lényegében „alapozza meg a baktériumokat”. Ez a hatás növeli annak valószínűségét, hogy a baktériumok rezisztenssé válnak további antibiotikumokkal, még további gyógyszer-expozíció hiányában is; ez is segít a törzsnek, hogy megőrizze ezeket a rezisztencia jeleket több generáció alatt.
„Úgy tűnik, az antibiotikumok hatásaiközvetve kiválasztja a stabilabb antibiotikum-rezisztencia rendszereket. A stabilabb rendszer egy törzsben növeli annak valószínűségét, hogy több antibiotikummal szembeni rezisztenciát szerezzenek meg."
Benjamin Kerr, az UW biológiaprofesszora
Eredményeik azt is mutatják, hogy az expozícióAz antibiotikumok befolyásolják a baktériumok evolúciós dinamikáját. Ez megmagyarázhatja nemcsak a baktériumok többszörös gyógyszeres rezisztenciájának növekedését, hanem azt is, hogy az antibiotikumokkal szembeni rezisztencia miként fennmarad és eloszlik a környezetben: az orvosi létesítményekben, a mezõgazdasági lefolyásból származó talajban, még jóval az antibiotikum-expozíció megszüntetése után is.
A kutatók egy közös mechanizmust teszteltékaz antibiotikum-rezisztencia terjedése a plazmidokban. Ezek gyűrűs DNS-láncok, amelyek sokféle gént tartalmazhatnak, beleértve az antibiotikum-rezisztencia géneket. A baktériumok még a fajok között is könnyen cserélhetnek plazmidokat. Ennek ellenére a plazmidoknak vannak hátrányai, és a múltbeli tanulmányok kimutatták, hogy a baktériumok könnyen elveszítik őket.
– Még akkor is, ha szállítanakjótékony gének, a plazmidok sokféle folyamatot is megzavarhatnak a bakteriális sejten belül, mint például az anyagcserét vagy a DNS-replikációt. Így a tudósok általában úgy ítélik meg, hogy a plazmidok drágák és megterhelőek a gazdasejt számára.”
Hannah Jordt, a biológiával foglalkozó tanulmány vezető szerzője
Az egyetemi csapat dolgozott az E. cellákkalegy tetraciklin-rezisztens plazmidot tartalmazó coli és Klero -iella pneumoniae sejtek, amelyek klóramfenikol-rezisztens plazmidot tartalmaznak. Mindkét gazdaszervezet, amelyeket korábban nem tenyésztettek antibiotikumok jelenlétében, nem mutatott nagy odaadást plazmidjaikhoz. Kilenc nap antibiotikummentes táptalajban történő kezelés után a plazmidot még mindig tartalmazó Klebsiella aránya kevesebb mint 50% -ra esett vissza. E. coli esetében kevesebb mint 20% megtartotta plazmidját.
Amikor a kutatók felfedték a törzseketantibiotikumok, mindegyiket 400 generáción keresztül növesztve a megfelelő antibiotikumban, a törzsek nagyobb affinitást mutattak plazmidjaikhoz még az antibiotikumok fenyegetésének eltávolítása után is. Kilenc nap antibiotikummentes táptalajban az E. coli és Klebsiella sejtek több mint felét megtartottuk a megfelelő plazmiddal.
„Természetesen a sejteknek szükségük volt rájukplazmidokat, hogy segítsenek túlélni az antibiotikumoknak való kitettséget. De még azután is, hogy megszüntettük ezt a szelektív nyomást, mindkét törzs szignifikánsan magasabb szinten tartotta meg plazmidját, mint az antibiotikumokkal való érintkezés előtt."
Hannah Jordt, a biológiával foglalkozó tanulmány vezető szerzője
Ezenkívül más kísérletek is azt mutattákaz antibiotikumokkal való expozíció fokozta a többszörös Klebsiella-rezisztencia előfordulását. A Klebsiella pneumoniae még antibiotikum-expozíció nélkül is számos plazmidot megszerezhet. Például, amikor a kutatók olyan antibiotikumokat nem tartalmazó plazmidokat hordozó törzseket hoztak össze, amelyek Klebsiella-t és E. coli-t tartalmaztak, a Klebsiella kis hányada gyógyszer-rezisztensé vált, megtartva klóramfenikol-rezisztens plazmidot, és tetraciklin-rezisztens plazmidot szerzett az E. coliból. Amikor a kutatók megismételték a kísérletet antibiotikumoknak kitett baktériumok felhasználásával, mintegy ezer alkalommal találtak antibiotikumokkal szemben ellenállóbb Klebsiellat.
Csak előzetes hosszú távú expozícióaz egyik antibiotikum - a kloramfenikol - növeli annak valószínűségét, hogy a kloramfenikol-rezisztens Klebsiella tetraciklin-rezisztens plazmidot szerez az Escherichia coliból antibiotikumoktól mentes közegben. Ezenkívül a csapat kísérletei azt is kimutatták, hogy amikor az antibiotikum-rezisztens sejteket később antibiotikum-mentes környezetben tenyésztették, a kitett Klebsiella kloramfenikolt könnyebben visszatartották mindkét rezisztens plazmid.
A kutatók szerint az evolúció lehetségesmagyarázza mind az antibiotikum-rezisztens plazmidok rezisztenciáját, mind a gyógyszeres rezisztencia növekedését Klebsiella-ban: a törzseknek a megfelelő genomjuk mutációjához kiválasztott antibiotikumoknak való kitettségét a plazmid és a gazda közötti konfliktus minimalizálása érdekében, ami olcsóbbá teszi ennek a plazmidnak a fenntartását, mivel és mások.