Antibioticele salvează vieți, dar utilizarea lor contribuie și la dezvoltarea și răspândirea rezistenței la medicamente
Experimentele echipei au arătat asta de multexpunerea la un tip de antibiotic în esență „amorcește” bacteriile. Acest efect a sporit probabilitatea ca bacteriile să devină rezistente la antibiotice suplimentare chiar și în absența unei expuneri ulterioare la medicamente, de asemenea ajută tulpina să păstreze aceste semne de rezistență timp de câteva generații.
„Efectele antibioticelor par să fieselectează indirect pentru sisteme de rezistență la antibiotice mai stabile. Un sistem mai stabil într-o tulpină crește probabilitatea ca rezistența la mai multe antibiotice să fie dobândită.”
Benjamin Kerr, profesor de biologie la UW
Rezultatele lor arată, de asemenea, modul în care expunereaantibioticele afectează dinamica evolutivă a bacteriilor. Acest lucru poate ajuta la explicarea nu numai a creșterii rezistenței multidrog la bacterii, ci și a modului în care rezistența la antibiotice este menținută și distribuită în mediu: în instituțiile medicale, în solul din scurgerea agricolă, chiar și mult după terminarea expunerii la antibiotice.
Cercetătorii au testat un mecanism comunrăspândirea rezistenței la antibiotice în plasmide. Acestea sunt lanțuri ADN inelare care pot conține multe tipuri de gene, inclusiv gene de rezistență la antibiotice. Bacteriile schimbă cu ușurință plasmidele chiar și între specii. Cu toate acestea, plasmidele au dezavantajele lor, iar studiile anterioare au arătat că bacteriile le pierd cu ușurință.
„Chiar dacă pot ducegene benefice, plasmidele pot, de asemenea, interfera cu multe tipuri de procese din interiorul celulei bacteriene, cum ar fi metabolismul sau replicarea ADN-ului. Astfel, oamenii de știință consideră, în general, plasmidele ca fiind scumpe și împovărătoare pentru celula gazdă.”
Hannah Jordt, autorul principal al studiului în biologie
Echipa universității a lucrat cu celule E.coli care conțin o plasmidă rezistentă la tetraciclină și celule Klebsiella pneumoniae care conțin o plasmidă rezistentă la cloramfenicol. Ambele gazde, care nu au fost crescute anterior în prezența antibioticelor, nu au dat dovadă de mare devotament pentru plasmidele lor. După nouă zile într-un mediu fără antibiotice, proporția de Klebsiella care conține încă plasmida a scăzut la mai puțin de 50%. Pentru E. coli - mai puțin de 20% și-au păstrat plasmida.
Când cercetătorii au expus tulpinileantibiotice, crescând fiecare dintre ele timp de 400 de generații în antibioticele respective, tulpinile au arătat o afinitate mai mare pentru plasmidele lor chiar și după ce amenințarea antibioticelor a fost eliminată. După nouă zile într-un mediu fără antibiotice, mai mult de jumătate din celulele E. coli și Klebsiella au fost reținute cu plasmida corespunzătoare.
„Desigur, celulele aveau nevoie de eiplasmide pentru a le ajuta să supraviețuiască expunerii la antibiotice. Dar chiar și după ce am îndepărtat această presiune selectivă, ambele tulpini și-au păstrat plasmidele la niveluri semnificativ mai mari decât au avut înainte de expunerea la antibiotice.”
Hannah Jordt, autorul principal al studiului în biologie
În plus, alte experimente au arătat căexpunerea la antibiotice a crescut apariția mai multor rezistențe la Klebsiella. Chiar și fără expunere la antibiotice, Klebsiella pneumoniae poate achiziționa mai multe plasmide. De exemplu, când cercetătorii au reunit tulpini care transportau plasmide care nu conțineau antibiotice, Klebsiella și E. coli, o mică parte din Klebsiella a devenit rezistentă la medicamente, păstrându-și plasmida rezistentă la cloramfenicol și a dobândit o plasmidă rezistentă la tetraciclină de la E. coli. Dar când cercetătorii au repetat experimentul folosind bacterii expuse la antibiotice, au descoperit de circa 1000 de ori mai mult Klebsiella rezistent la antibiotice.
Doar expunerea preliminară pe termen lungun antibiotic - cloramfenicol - a crescut probabilitatea ca Klebsiella rezistentă la cloramfenicol să dobândească o plasmidă rezistentă la tetraciclină din Escherichia coli într-un mediu fără antibiotice. În plus, experimentele echipei au arătat că, atunci când celulele rezistente la antibiotice au fost cultivate mai târziu într-un mediu fără antibiotice, cloramfeniculul Klebsiella expus a fost mai ușor reținut de ambele plasmide rezistente.
Cercetătorii spun că evoluția poateexplicați atât rezistența plasmidelor rezistente la antibiotice, cât și creșterea rezistenței la medicamente în Klebsiella: expunerea tulpinilor la antibioticul lor corespunzător selectat pentru mutații din genomul lor pentru a minimiza conflictul dintre plasmidă și gazdă, ceea ce face mai puțin costisitoare menținerea acestei plasmide ca și altele.