Кишечная палочка научилась бороться с антибиотиком: неожиданное открытие
Бактерии Escherichia coli произвели «революцию внутри пациента», молниеносно выработав устойчивость против антибиотика и ингибитора бета-лактамаз. Уникальная адаптивность патогенов — новый вызов для ученых и врачей.
Дмитрий ПавловАвтор Hi-Tech Mail
Ученые задокументировали примечательный случай развития устойчивости к антибиотикам у тяжелобольного пациента во время лечения генерализованной септической инфекции, вызванной кишечной палочкой. Авторы предоставили геномные доказательства того, как устойчивость к препаратам может возникать в режиме реального времени.
В исследовании, проведенном Ливерпульской школой тропической медицины (LSTM) и опубликованном в журнале Journal of Medical Microbiology, подробно описывается быстрое развитие резистентности у штамма E. coli, подвергнутого воздействию комплекса пиперациллина/тазобактама (TZP). Это препарат первой линии для лечения серьезных бактериальных инфекций. Комплекс сочетает антибиотик с соединением, ингибирующим фермент бета-лактамазу, отвечающую за устойчивость к антибиотикам.
Хотя первоначальная инфекция поддавалась лечению, бактерии молниеносно выработали механизм, позволяющий избегать воздействия препарата, не приобретая новые гены устойчивости, а усиливая уже имеющийся у них ген, тем самым преодолевая воздействие ингибитора резистентности.
Доктор Томас Эдвардс, научный сотрудник Центра лекарственных препаратов и диагностики LSTM и один из ведущих авторов исследования, охарактеризовал поведение патогена как яркий пример моментального развития резистентности под непосредственным давлением антибиотиков.
Ученые выявили десятикратное увеличение количества копий ключевого гена резистентности в бактериальном изоляте, что привело к 32-кратному увеличению дозы антибиотика, необходимого для уничтожения бактерий. В конечном итоге это привело к неэффективности лечения и Exitus lethalis. Исследовательская группа использовала высокоразрешающее секвенирование всего генома кишечной палочки для подтверждения генетических изменений.
Амплифицированный ген резистентности E. coli blaTEM-1 кодирует фермент бета-лактамазу, расщепляющий антибиотик пиперациллин. Хотя комбинация препаратов TZP предназначена для ингибирования этих ферментов, объем, образовавшийся после дупликации гена, превзошел его защитный эффект, что позволило инфекции сохраниться. Дальнейшие лабораторные эксперименты подтвердили, что воздействие TZP привело к образованию бактериями E. coli еще большего количества копий этого гена.
Элис Фрейзер, студентка факультета биологии тропических болезней MRC и ведущий автор исследования, отметила, что этот случай наглядно демонстрирует, насколько бактерии способны к адаптации. Врачи и биологи не только наблюдали быстрое развитие устойчивости, но и дупликации других генов, которые могут отражать более широкие адаптационные процессы, потенциально влияющие на поведение патогена внутри хозяина.
Эта форма «внутрипациентной эволюции» представляет собой серьезную диагностическую проблему. Рутинные тесты на резистентность могут недооценивать риск неэффективности лечения, если они не выявляют бактерии, способные быстро увеличивать выработку ферментов под действием антибиотиков.
В исследовании также подчеркивается, что 40% новых антибиотиков, находящихся в разработке, представляют собой комбинации ингибиторов бета-лактамаз, такие как TZP. Это вызывает серьезные опасения как у разработчиков лекарств, так и у врачей-инфекционистов, которые находятся на переднем крае борьбы с патогенами.
Наша работа подчеркивает, что использование статических профилей резистентности может быть ошибочным. Нам нужны диагностические инструменты, способные выявлять новые механизмы, такие как амплификация генов, а не только наличие или отсутствие генов резистентности. В противном случае бактерии все время будут на шаг впереди.Томас Эдвардссоавтор исследования
Об уникальном эксперименте по изменению генома кишечной палочки читайте в недавнем материале Hi-Tech Mail.
Поделиться
