Антибіотики рятують життя, але їх використання також сприяє розвитку та поширенню стійких до
Експерименти команди показали, що тривалевплив одного типу антибіотика по суті «загрунтовивают» бактерії. Цей ефект збільшив ймовірність того, що бактерії придбають стійкість до додаткових антибіотиків навіть за відсутності подальшого впливу препаратів, він же допомагає штаму утримувати ці ознаки стійкості протягом декількох поколінь.
«Вплив антибіотиків, мабуть,опосередковано вибирає більш стабільні системи стійкості до антибіотиків. Більш стабільна система в штамі збільшує ймовірність того, набуде стійкість до множинних антибіотиків».
Бенджамін Керр, професор біології UW
Їх результати також показують, як впливантибіотиків впливає на еволюційну динаміку в бактеріях. Це може допомогти пояснити не тільки зростання множинної лікарської стійкості у бактерій, але також і те, як стійкість до антибіотиків зберігається і поширюється в навколишньому середовищі: в медичних установах, в грунті з сільськогосподарських стоків, навіть через довгий час після припинення впливу антибіотиків.
Дослідники перевірили загальний механізмпоширення стійкості до антибіотиків у плазмід. Це кільцеві ланцюга ДНК, які можуть містити багато типів генів, включаючи гени стійкості до антибіотиків. Бактерії легко обмінюються плазмідами навіть між видами. І все ж плазміди мають свої недоліки, і минулі дослідження показали, що бактерії з готовністю їх втрачають.
«Незважаючи на те, що вони можуть нестикорисні гени, плазміди можуть також втручатися у багато типів процесів усередині бактеріальної клітини, такі як метаболізм або реплікація ДНК. Таким чином, вчені зазвичай вважають плазміди дорогими та обтяжливими для клітини-господаря».
Ханна Джордт, провідний автор дослідження в галузі біології
Команда університету працювала з клітинами E.coli, що містять плазміду, стійку до тетрацикліну, і клітинами Klebsiella pneumoniae, що містять плазміду, стійку до хлорамфеніколу. Обидва господаря, які раніше не вирощувалися в присутності антибіотиків, не виявляли велику відданість своїм плазміди. Після дев'яти днів в середовищі, вільному від антибіотиків, частка клебсієл, все ще містять плазміду, впала до рівня менше 50%. Для кишкової палички - менше 20% зберегли свою плазмиду.
Коли дослідники піддали штамиантибіотиків, вирощуючи кожен з них на 400 поколінь в своєму відповідному антибіотики, штами проявляли більшу спорідненість до своїх плазміди навіть після того, як загроза антибіотиками була знята. Після дев'яти днів в середовищі, що не містить антибіотиків, більше половини клітин E.coli і Klebsiella утримувалися з відповідною плазмидой.
«Звичайно, клітини потребували своїхплазміди, щоб допомогти їм пережити вплив антибіотиків. Але навіть після того, як ми зняли цей вибірковий тиск, обидва штами зберегли свої плазміди на значно вищих рівнях, ніж вони мали до впливу антибіотиків».
Ханна Джордт, провідний автор дослідження в галузі біології
Крім того, інші експерименти показали, щовплив антибіотиків посилювало виникнення множинної резистентності Клебсієли. Навіть без впливу антибіотиків Klebsiella pneumoniae може набувати кілька плазмід. Наприклад, коли дослідники зібрали разом штами, що несуть плазміди, які містять антибіотики, клебсієли і E. coli, невелика фракція клебсієл стала лікарсько стійкою, зберігши свою плазмиду, стійку до хлорамфеніколу, і придбала плазмиду, стійку до тетрацикліну, з E. coli. Але коли дослідники повторили експеримент з використанням бактерій, які зазнали впливу антибіотиків, вони виявили приблизно в 1000 разів більше антибіотикорезистентних клебсієл.
Попереднє тривалий вплив тількиодного антибіотика - хлорамфеніколу - збільшувало ймовірність того, що стійка до хлорамфеніколу клебсієлла придбає резистентну до тетрацикліну плазмиду з кишкової палички в середовищі, вільному від антибіотиків. Крім того, експерименти команди також показали, що, коли клітини стійкі до антибіотиків вирощувалися пізніше в середовищі без антибіотиків, піддана впливу хлорамфеніколу клебсієлла легше утримувалася обома резистентними плазмидами.
Дослідники говорять, що еволюція можепояснити як стійкість плазмід, стійких до антибіотиків, так і збільшення медикаментозної резистентності у клебсієл: подвергание штамів їх відповідного антибіотика, відібраному для мутацій в їх геномах, щоб мінімізувати конфлікт між плазмидой і господарем, що робить його менш витратним зберегти цю плазміду так само, як та інші.