Antibiotikas glābj dzīvības, taču to lietošana veicina arī zāļu rezistentu attīstību un izplatīšanos
Komandas eksperimenti ir parādījuši tik ilgu laikuiedarbība uz viena veida antibiotikām būtībā baktēriju “iespiež”. Šis efekts ir palielinājis iespēju, ka baktērijas kļūs izturīgas pret papildu antibiotikām pat bez turpmākas zāļu iedarbības, tas arī palīdz celmam saglabāt šīs rezistences pazīmes vairāku paaudžu laikā.
"Šķiet, ka antibiotiku ietekme ir tādanetieši atlasa stabilākas antibiotiku rezistences sistēmas. Stabilāka sistēma celmā palielina iespējamību, ka tiks iegūta rezistence pret vairākām antibiotikām."
Bendžamins Kers, UW bioloģijas profesors
Viņu rezultāti arī parāda, cik lielā mērā ekspozīcijaantibiotikas ietekmē baktēriju evolūcijas dinamiku. Tas var palīdzēt izskaidrot ne tikai baktēriju multirezistences palielināšanos, bet arī to, kā vidē tiek uzturēta un izplatīta rezistence pret antibiotikām: medicīnas iestādēs, augsnē no lauksaimniecības noteces, pat ilgi pēc antibiotiku iedarbības pārtraukšanas.
Pētnieki pārbaudīja kopīgu mehānismuantibiotiku rezistences izplatība plazmidās. Tās ir gredzenveida DNS ķēdes, kas var saturēt daudzu veidu gēnus, ieskaitot antibiotiku rezistences gēnus. Baktērijas viegli apmainās ar plazmīdām pat starp sugām. Neskatoties uz to, plazmīdām ir savi trūkumi, un iepriekšējie pētījumi parādīja, ka baktērijas tos viegli zaudē.
"Lai gan viņi var nēsātlabvēlīgie gēni, plazmīdas var arī traucēt daudzu veidu procesus baktēriju šūnā, piemēram, vielmaiņu vai DNS replikāciju. Tādējādi zinātnieki parasti uzskata, ka plazmīdas ir dārgas un apgrūtinošas saimniekšūnai.
Hanna Jordt, bioloģijas pētījuma vadošā autore
Universitātes komanda strādāja ar E. celliemcoli, kas satur pret tetraciklīnu rezistentu plazmidi, un Klebsiella pneumoniae šūnas, kas satur hloramfenikolu izturīgu plazmīdu. Abi saimnieki, kuri iepriekš nebija audzēti antibiotiku klātbūtnē, neuzrādīja lielu nodošanos savām plazmīdām. Pēc deviņām dienām vidē, kas nesatur antibiotikas, Klebsiella proporcija, kas joprojām satur plazmīdu, samazinājās līdz mazāk nekā 50%. E. coli gadījumā mazāk nekā 20% saglabāja savu plazmīdu.
Kad pētnieki atklāja celmusantibiotikas, audzējot katru no tām 400 paaudzēs attiecīgajā antibiotikā, celmi parādīja lielāku afinitāti pret savām plazmīdām pat pēc antibiotiku draudu noņemšanas. Pēc deviņām dienām barotnē, kas nesatur antibiotikas, vairāk nekā puse no E. coli un Klebsiella šūnām tika saglabātas ar atbilstošo plazmīdu.
"Protams, šūnām bija vajadzīgas savasplazmīdas, lai palīdzētu viņiem izdzīvot antibiotiku iedarbības laikā. Bet pat pēc tam, kad mēs noņēmām šo selektīvo spiedienu, abi celmi saglabāja savas plazmīdas ievērojami augstākā līmenī nekā pirms antibiotiku iedarbības.
Hanna Jordt, bioloģijas pētījuma vadošā autore
Turklāt citi eksperimenti to parādījaantibiotiku iedarbība palielināja daudzkārtējas Klebsiella rezistences rašanos. Pat bez antibiotiku iedarbības Klebsiella pneumoniae var iegūt vairākas plazmīdas. Piemēram, kad pētnieki apvienoja celmus, kas pārvadā plazmīdas, kas nesatur antibiotikas, Klebsiella un E. coli, neliela daļa Klebsiella kļuva izturīga pret zālēm, saglabājot savu pret hloramfenikolu rezistento plazmīdu un no E. coli ieguva pret tetraciklīniem izturīgu plazmīdu. Bet, kad pētnieki atkārtoja eksperimentu, izmantojot baktērijas, kas pakļautas antibiotiku iedarbībai, viņi atrada apmēram 1000 reizes vairāk pret antibiotikām izturīgu Klebsiella.
Tikai provizoriska ilgtermiņa iedarbībaviena antibiotika - hloramfenikols - palielināja varbūtību, ka pret hloramfenikolu izturīgā Klebsiella vidē, kas nesatur antibiotikas, iegūs tetraciklīniem izturīgu plazmīdu no Escherichia coli. Turklāt komandas eksperimenti arī parādīja, ka tad, kad pret antibiotikām izturīgas šūnas tika audzētas vēlāk vidē, kurā nav antibiotiku, pakļautās Klebsiella hloramfenikolu vieglāk saglabā abas rezistentās plazmīdas.
Pētnieki saka, ka evolūcija varizskaidrot gan pret antibiotikām rezistentu plazmīdu rezistenci, gan ar zāļu rezistences palielināšanos Klebsiellā: pakļaujot celmus attiecīgajai antibiotikai, kas izvēlēta mutācijām viņu genomos, lai mazinātu konfliktu starp plazmīdu un saimnieku, kas padara šo plazmīdu uzturēšanu lētāku kā un citi.