Недавнее исследование выявило удивительный механизм: антибиотики, предназначенные для уничтожения бактерий, парадоксальным образом могут способствовать их выживанию и ускорять развитие устойчивости к лекарствам. Понимание этого процесса имеет решающее значение для улучшения стратегий применения антибиотиков и борьбы с растущей угрозой антибиотикорезистентных инфекций, которые затрагивают миллионы людей во всем мире.
Исследователи из Rutgers Health обнаружили, что распространенный антибиотик ципрофлоксацин, используемый для лечения инфекций мочевыводящих путей, может вызывать энергетический кризис у бактерий Escherichia coli (E. coli). Однако этот кризис не убивает бактерии, как предполагалось. Вместо этого он побуждает их адаптироваться и становиться более устойчивыми к препарату.
Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, было сосредоточено на аденозинтрифосфате (АТФ), источнике энергии для клеток. Когда ципрофлоксацин нарушает уровень АТФ, бактерии испытывают «биоэнергетический стресс». Удивительно, но бактерии реагируют, увеличивая дыхание и производя реактивные молекулы кислорода, которые повреждают их собственную ДНК. Это приводит к двум значительным результатам.
Во-первых, выживает больше бактерий. Стрессовые клетки, известные как персистентные клетки, могут выдерживать смертельные дозы антибиотика. Эти клетки находятся в спящем состоянии, пока препарат не исчезнет, а затем возвращаются, чтобы вызвать новые инфекции. Во-вторых, подверженные стрессу бактерии мутируют быстрее, развивая устойчивость к антибиотику. Эта ускоренная мутация связана с окислительным повреждением и ошибками в восстановлении ДНК.
Полученные данные свидетельствуют о том, что метаболические изменения, вызванные антибиотиками, делают их менее эффективными и способствуют развитию устойчивости. Исследователи также обнаружили, что другие антибиотики, такие как гентамицин и ампициллин, оказывают аналогичное воздействие. Это может иметь последствия для лечения различных инфекций, в том числе вызванных Mycobacterium tuberculosis.
Это исследование подчеркивает необходимость переосмысления того, как разрабатываются и используются антибиотики. Потенциальные стратегии включают скрининг новых антибиотиков на предмет побочных эффектов, связанных с истощением энергии, сочетание существующих препаратов с агентами, блокирующими пути стресса, и пересмотр использования высоких доз. Понимая и устраняя метаболические реакции бактерий, мы можем повысить эффективность антибиотиков и бороться с ростом устойчивых к лекарствам инфекций.