Antibiotikai gelbsti gyvybes, tačiau jų vartojimas taip pat prisideda prie atsparių vaistams išsivystymo ir plitimo
Komandų eksperimentai parodė, kad ilgaiveikimas vieno tipo antibiotikais iš esmės „užveda“ bakterijas. Šis poveikis padidino tikimybę, kad bakterijos taps atsparios papildomiems antibiotikams net nesant tolesnio vaisto poveikio; tai taip pat padeda padermei išlaikyti šiuos atsparumo požymius kelias kartas.
„Atrodo, kad antibiotikų poveikis yranetiesiogiai atrenka stabilesnes atsparumo antibiotikams sistemas. Stabilesnė padermės sistema padidina tikimybę, kad bus įgytas atsparumas keliems antibiotikams.
Benjaminas Kerras, UW biologijos profesorius
Jų rezultatai taip pat parodo, kokia yra ekspozicijaantibiotikai daro įtaką bakterijų evoliucijos dinamikai. Tai gali padėti paaiškinti ne tik padidėjusį bakterijų atsparumą vaistams, bet ir tai, kaip atsparumas antibiotikams palaikomas ir pasiskirstomas aplinkoje: medicinos įstaigose, dirvožemyje nuo žemės ūkio nuotėkio, net ilgai po antibiotikų poveikio nutraukimo.
Tyrėjai išbandė bendrą mechanizmąatsparumo antibiotikams plitimas plazmidėse. Tai yra žiedinės DNR grandinės, kuriose gali būti daugelio rūšių genai, įskaitant atsparumo antibiotikams genus. Bakterijos lengvai keičiasi plazmidėmis net tarp rūšių. Nepaisant to, plazmidės turi savo trūkumų, o ankstesni tyrimai parodė, kad bakterijos jas lengvai praranda.
„Nors jie gali neštisNaudingi genai, plazmidės taip pat gali trukdyti daugeliui bakterijų ląstelės procesų, tokių kaip metabolizmas ar DNR replikacija. Taigi, mokslininkai paprastai mano, kad plazmidės yra brangios ir apsunkinančios šeimininko ląsteles.
Hannah Jordt, pagrindinė biologijos tyrimo autorė
Universiteto komanda dirbo su E. ląstelėmiscoli, turinčio tetraciklinams atsparią plazmidę, ir Klebsiella pneumoniae ląstelės, turinčios chloramfenikoliui atsparią plazmidę. Abu šeimininkai, kurie anksčiau nebuvo auginami kartu su antibiotikais, nepasižymėjo dideliu atsidavimu savo plazmidėms. Po devynių dienų terpėje be antibiotikų Klebsiella dalis, kurioje vis dar yra plazmidė, sumažėjo iki mažiau kaip 50%. E. coli atveju mažiau nei 20% išlaikė savo plazmidę.
Kai tyrėjai paviešino padermesantibiotikai, augindami kiekvieną iš jų 400 kartų savo atitinkamame antibiotike, kamienai parodė didesnį afinitetą savo plazmidėms net pašalinus antibiotikų grėsmę. Po devynių dienų terpėje be antibiotikų daugiau kaip pusė E. coli ir Klebsiella ląstelių buvo sulaikyta kartu su atitinkama plazmidė.
„Žinoma, ląstelėms jų reikėjoplazmidės, padedančios jiems išgyventi antibiotikų poveikį. Tačiau net po to, kai pašalinome šį selektyvų slėgį, abi padermės išlaikė savo plazmides žymiai aukštesniu lygiu nei prieš antibiotikų poveikį.
Hannah Jordt, pagrindinė biologijos tyrimo autorė
Be to, tai parodė kiti eksperimentaiantibiotikų poveikis padidino daugialypio atsparumo Klebsiella pasireiškimą. Net neveikdami antibiotikų, Klebsiella pneumoniae gali įgyti keletą plazmidžių. Pavyzdžiui, kai tyrėjai subūrė padermes, kuriose buvo plazmidės, kuriose nebuvo antibiotikų, Klebsiella ir E. coli, nedidelė Klebsiella frakcija tapo atspari vaistams, išlaikydama chloramfenikoliams atsparią plazmidę ir iš E. coli įsigijusi tetraciklinams atsparią plazmidę. Bet kai tyrėjai pakartojo eksperimentą, naudodami bakterijas, veikiamas antibiotikų, jie rado apie 1000 kartų daugiau antibiotikams atsparių Klebsiella.
Preliminarus tik ilgalaikis poveikisvienas antibiotikas - chloramfenikolis - padidino tikimybę, kad chloramfenikoliams atsparus Klebsiella įgis tetraciklinams atsparią plazmidę iš Escherichia coli terpėje, kurioje nėra antibiotikų. Be to, komandos eksperimentai taip pat parodė, kad kai antibiotikams atsparios ląstelės buvo auginamos vėliau aplinkoje, kurioje be antibiotikų, eksponuotą Klebsiella chloramfenikolį lengviau sulaikė abi atsparios plazmidės.
Tyrėjai sako, kad evoliucija galipaaiškinti tiek antibiotikams atsparių plazmidžių atsparumą, tiek Klebsiella atsparumo vaistams padidėjimą: padermių veikimas atitinkamu antibiotiku, pasirinktu jų genomų mutacijoms, siekiant sumažinti konfliktą tarp plazmidės ir šeimininko, todėl šios plazmidės išlaikymas yra mažesnis. ir kiti.