Различие между резистентностью и устойчивостью для сохранения эффективности антибиотиков

Биоинженеры из Университета Дьюка экспериментально показали, что существует более одного типа устойчивости к антибиотикам, и этим можно — и нужно — пользоваться, чтобы сохранить антибиотики первого ряда в нашем медицинском арсенале.

В исследовании, опубликованном 7 декабря в журнале Science Advances, учёные объясняют, почему врачам следует уделять больше внимания тому, является ли патоген резистентным или лишь устойчивым (resilient) к распространённым бета-лактамным антибиотикам, таким как пенициллин и его производные.

Резистентные штаммы бактерий могут переносить дозу бета-лактамных антибиотиков с минимальным снижением численности популяции. Устойчивые же штаммы переживают резкий спад популяции, прежде чем их сообщество сможет выделить достаточно ферментов бета-лактамаз, чтобы разложить антибиотик до приемлемого уровня. Если клиницисты проверяют инфекцию, вводя антибиотик в культуру и оценивая только конечный результат, они упускают разницу между резистентным и устойчивым ответом.

"Клиницисты исторически не различали эти два сценария, — говорит Лингчон Ю, профессор инженерии в Университете Дьюка. — Но по мере того, как устойчивые к бета-лактамам патогены становятся более распространёнными, я считаю, что это различие может стать чрезвычайно важным".

В то время как отдельная бактерия может быть резистентной к антибиотикам, устойчивость возникает только внутри сообщества. Это происходит, когда бактериальные клетки производят достаточно бета-лактамаз для разложения антибиотиков, но недостаточно, чтобы спасти себя от первоначального воздействия. Однако по мере гибели части клеток и высвобождения всё большего количества фермента популяция в конечном итоге очищает свою среду от антибиотика.

В работе Лингчон Ю и Ханна Мередит (ныне постдок в Лондонской школе гигиены и тропической медицины) отслеживали динамику популяций нескольких устойчивых к бета-лактамам штаммов бактерий при воздействии антибиотиков. Затем они использовали эти данные, чтобы количественно оценить уровни резистентности и/или устойчивости бактериальной популяции, впервые создав метод для присвоения численных значений этим параметрам.

На практике исследование предлагает основу для разработки тестов, способных быстро измерять эти два различных ответа у инфекции. По мнению Ю, такая процедура в будущем должна стать более распространённой.

Имея показатель устойчивости штамма, врачи могли бы назначать режим приёма антибиотиков, точно рассчитанный по времени для повторных ударов по инфекции в моменты наибольшей слабости колонии. Такой подход позволил бы продолжать использовать антибиотики первого ряда против патогенов, которые в противном случае были бы охарактеризованы как резистентные и требовали бы лечения более сильными антибиотиками — практика, которая со временем снижает полезность лекарств.

"Мы всё ещё находимся на стадии, когда врачи не проводят детальной диагностики конкретной инфекции у пациента, они просто назначают эти антибиотики, потому что они, вероятно, подействуют через две недели. А если нет, то просто пробуют другой, — говорит Ю. — Но я считаю, что по мере того, как эти устойчивые к бета-лактамам штаммы продолжают распространяться по миру и становятся более распространёнными, наша диагностика должна будет догнать прогресс, чтобы мы могли обеспечить более индивидуальные схемы дозирования".