Легкое превращение
Эксперименты ученых показали, что если на патогены воздействовать антибиотиком, к которому они уже имеют резистентность, их способность защищаться от лекарств возрастает. Такие бактерии значительно быстрее вырабатывают устойчивость к других антибактериальным препаратам, легко превращаясь в штаммы со множественной лекарственной устойчивостью. Кроме того, длительное воздействие уже безопасного для бактерий препарата повышает их способность сохранять ген устойчивости, то есть удерживать эту способность в течение нескольких поколений.
Плазмиды: оставить или отбросить?
Механизм «перекрестной» резистентности связан с плазмидами – кольцевыми цепями ДНК, которые могут содержать много типов генов, включая гены устойчивости к антибиотикам. Бактерии легко обмениваются плазмидами даже между видами. Однако поскольку содержание плазмид является довольно «дорогостоящим» и обременительным для клетки-хозяина, бактерии с готовностью их теряют.
Ученые работали с клетками E.coli, содержащими плазмиду, устойчивую к тетрациклину, и клетками Klebsiella pneumoniae, содержащими плазмиду, устойчивую к хлорамфениколу. Когда эти бактерии выращивались без присутствия антибиотиков, они не проявляли большой преданности своим плазмидам. После девяти дней доля клебсиелл, все еще содержавших плазмиду, составляла менее 50%, а доля кишечных палочек – опустилась ниже 20%. Однако, когда исследователи подвергли эти штаммы кратковременному воздействию антибиотика, они проявили большую приверженность к своим плазмидам. По истечении девяти дней после «отмены» препарата более половины клеток E.coli и Klebsiella сохранили их.
Перекрестная устойчивость
Кроме того, эксперимент показали, что воздействие антибиотиков усиливало возникновение множественной лекарственной устойчивости у клебсиелл. Даже без воздействия антибиотиков эти бактерии оказались способны приобретать несколько плазмид. Так, в первой части эксперимента небольшая фракция клебсиелл не только сохранила свою плазмиду, устойчивую к хлорамфениколу, но и приобрела плазмиду, устойчивую к тетрациклину из E.coli. А когда исследователи повторили эксперимент с использованием антибиотиков, то обнаружили примерно в 1000 раз больше таких бактерий. Другими словами, воздействие только одного антибиотика – хлорамфеникола увеличивало вероятность того, что клебсиеллы также приобретут дополнительную резистентную к тетрациклину.
Выводы ученых могут помочь объяснить не только рост множественной лекарственной устойчивости у бактерий, но также и то, как устойчивость к антибиотикам сохраняется и распространяется в окружающей среде — в медицинских учреждениях, в почве, в сточных водах, даже спустя долгое время после прекращения воздействия антибиотиков.
Использованы фото Shutterstock/FOTODOM UKRAINE
- Hannah Jordt, Thibault Stalder, Olivia Kosterlitz, José M. Ponciano, Eva M. Top, Benjamin Kerr. Coevolution of host–plasmid pairs facilitates the emergence of novel multidrug resistance. Nature Ecology & Evolution, 2020; DOI: 10.1038/s41559-020-1170-1
