Een recente studie onthult een verrassend mechanisme: antibiotica, ontworpen om bacteriën te elimineren, kunnen paradoxaal genoeg hun overleving bevorderen en de ontwikkeling van geneesmiddelresistentie versnellen. Het begrijpen van dit proces is cruciaal voor het verbeteren van antibioticastrategieën en het bestrijden van de groeiende dreiging van antibioticaresistente infecties, die wereldwijd miljoenen mensen treffen.
Onderzoekers van Rutgers Health hebben ontdekt dat het veelgebruikte antibioticum ciprofloxacine, dat wordt gebruikt om urineweginfecties te behandelen, een energiecrisis kan veroorzaken in Escherichia coli (E. coli) bacteriën. Deze crisis doodt de bacteriën echter niet zoals bedoeld. In plaats daarvan zet het hen aan om zich aan te passen en resistenter te worden tegen het medicijn.
De studie, gepubliceerd in Nature Communications, richtte zich op adenosinetrifosfaat (ATP), de energiebron voor cellen. Wanneer ciprofloxacine de ATP-niveaus verstoort, ervaren de bacteriën “bio-energetische stress”. Verrassend genoeg reageren de bacteriën door hun ademhaling te verhogen en reactieve zuurstofmoleculen te produceren, die hun eigen DNA beschadigen. Dit leidt tot twee belangrijke uitkomsten.
Ten eerste overleven meer bacteriën. Gestreste cellen, bekend als persistercellen, kunnen dodelijke doses van het antibioticum weerstaan. Deze cellen blijven inactief totdat het medicijn is verdwenen en keren dan terug om nieuwe infecties te veroorzaken. Ten tweede muteren de gestreste bacteriën sneller, waardoor ze resistentie ontwikkelen tegen het antibioticum. Deze versnelde mutatie is gekoppeld aan oxidatieve schade en fouten in DNA-reparatie.
De bevindingen suggereren dat de metabolische veranderingen die door antibiotica worden veroorzaakt, hen minder effectief maken en resistentie bevorderen. De onderzoekers ontdekten ook dat andere antibiotica, zoals gentamicine en ampicilline, een vergelijkbaar effect hebben. Dit kan gevolgen hebben voor de behandeling van verschillende infecties, waaronder die veroorzaakt door Mycobacterium tuberculosis.
Dit onderzoek benadrukt de noodzaak om opnieuw na te denken over hoe antibiotica worden ontwikkeld en gebruikt. Potentiële strategieën zijn onder meer het screenen van nieuwe antibiotica op energie-uitputtende bijwerkingen, het combineren van bestaande geneesmiddelen met middelen die stresspaden blokkeren en het heroverwegen van het gebruik van hoge doses. Door de metabolische reacties van bacteriën te begrijpen en aan te pakken, kunnen we de effectiviteit van antibiotica verbeteren en de opkomst van geneesmiddelresistente infecties bestrijden.