Нещодавнє дослідження виявило дивовижний механізм: антибіотики, розроблені для знищення бактерій, парадоксальним чином можуть підвищувати їх виживання та прискорювати розвиток стійкості до ліків. Розуміння цього процесу має вирішальне значення для вдосконалення стратегій застосування антибіотиків та боротьби з зростаючою загрозою антибіотикорезистентних інфекцій, які вражають мільйони людей у всьому світі.
Дослідники з Rutgers Health виявили, що поширений антибіотик ципрофлоксацин, який використовується для лікування інфекцій сечовивідних шляхів, може викликати енергетичну кризу у бактерій Escherichia coli (E. coli). Однак ця криза не вбиває бактерії, як передбачалося. Натомість вона спонукає їх адаптуватися та ставати більш стійкими до ліків.
Дослідження, опубліковане в Nature Communications, зосереджено на аденозинтрифосфаті (АТФ), джерелі енергії для клітин. Коли ципрофлоксацин порушує рівень АТФ, бактерії відчувають «біоенергетичний стрес». Дивно, але бактерії реагують, збільшуючи дихання та виробляючи реактивні молекули кисню, які пошкоджують їх власну ДНК. Це призводить до двох значних наслідків.
По-перше, виживає більше бактерій. Стресовані клітини, відомі як персистентні клітини, можуть витримувати смертельні дози антибіотика. Ці клітини залишаються неактивними, поки ліки не зникнуть, а потім відновлюються, щоб викликати нові інфекції. По-друге, стресовані бактерії мутують швидше, розвиваючи стійкість до антибіотика. Ця прискорена мутація пов’язана з окислювальним пошкодженням та помилками у відновленні ДНК.
Результати свідчать про те, що метаболічні зміни, викликані антибіотиками, роблять їх менш ефективними та сприяють стійкості. Дослідники також виявили, що інші антибіотики, такі як гентаміцин та ампіцилін, мають подібний ефект. Це може мати наслідки для лікування різних інфекцій, включаючи ті, що викликані Mycobacterium tuberculosis.
Це дослідження підкреслює необхідність переосмислення того, як розробляються та використовуються антибіотики. Потенційні стратегії включають скринінг нових антибіотиків на побічні ефекти, що виснажують енергію, поєднання існуючих ліків з агентами, які блокують шляхи стресу, та перегляд використання високих доз. Розуміючи та вирішуючи метаболічні реакції бактерій, ми можемо підвищити ефективність антибіотиків та боротися з поширенням інфекцій, стійких до ліків.