Một nghiên cứu gần đây tiết lộ một cơ chế đáng ngạc nhiên: kháng sinh, được thiết kế để loại bỏ vi khuẩn, có thể nghịch lý thúc đẩy sự sống sót của chúng và đẩy nhanh sự phát triển của tình trạng kháng thuốc. Việc hiểu rõ quá trình này là rất quan trọng để cải thiện các chiến lược sử dụng kháng sinh và chống lại mối đe dọa ngày càng tăng của các bệnh nhiễm trùng kháng kháng sinh, vốn ảnh hưởng đến hàng triệu người trên toàn cầu.
Các nhà nghiên cứu tại Rutgers Health đã phát hiện ra rằng kháng sinh ciprofloxacin, thường được sử dụng để điều trị nhiễm trùng đường tiết niệu, có thể gây ra một cuộc khủng hoảng năng lượng ở vi khuẩn Escherichia coli (E. coli). Tuy nhiên, cuộc khủng hoảng này không giết chết vi khuẩn như dự định. Thay vào đó, nó thúc đẩy chúng thích nghi và trở nên kháng thuốc hơn.
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Communications, tập trung vào adenosine triphosphate (ATP), nguồn năng lượng cho tế bào. Khi ciprofloxacin phá vỡ mức ATP, vi khuẩn trải qua “căng thẳng sinh học”. Đáng ngạc nhiên, vi khuẩn phản ứng bằng cách tăng cường hô hấp và sản xuất các phân tử oxy phản ứng, gây tổn thương DNA của chúng. Điều này dẫn đến hai kết quả quan trọng.
Đầu tiên, nhiều vi khuẩn sống sót hơn. Các tế bào bị căng thẳng, được gọi là tế bào dai dẳng, có thể chịu được liều kháng sinh gây chết người. Những tế bào này nằm ở trạng thái không hoạt động cho đến khi thuốc biến mất, sau đó chúng sẽ hồi phục để gây ra các bệnh nhiễm trùng mới. Thứ hai, các vi khuẩn bị căng thẳng đột biến nhanh hơn, phát triển khả năng kháng kháng sinh. Sự đột biến tăng tốc này có liên quan đến tổn thương oxy hóa và lỗi trong sửa chữa DNA.
Những phát hiện cho thấy rằng những thay đổi trao đổi chất do kháng sinh gây ra làm cho chúng kém hiệu quả hơn và thúc đẩy tình trạng kháng thuốc. Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng các kháng sinh khác, chẳng hạn như gentamicin và ampicillin, có tác dụng tương tự. Điều này có thể có ý nghĩa đối với việc điều trị các bệnh nhiễm trùng khác nhau, bao gồm cả những bệnh do Mycobacterium tuberculosis gây ra.
Nghiên cứu này nhấn mạnh sự cần thiết phải xem xét lại cách kháng sinh được phát triển và sử dụng. Các chiến lược tiềm năng bao gồm sàng lọc các kháng sinh mới để tìm các tác dụng phụ làm cạn kiệt năng lượng, kết hợp các loại thuốc hiện có với các chất ngăn chặn các con đường gây căng thẳng và xem xét lại việc sử dụng liều cao. Bằng cách hiểu và giải quyết các phản ứng trao đổi chất của vi khuẩn, chúng ta có thể cải thiện hiệu quả của kháng sinh và chống lại sự gia tăng của các bệnh nhiễm trùng kháng thuốc.