Сокращение использования антибиотиков в кормах недостаточно для борьбы с устойчивостью

Новое исследование Оксфордского университета показало, что естественная эволюция генов устойчивости к антибиотикам поддерживает резистентность бактерий, несмотря на снижение применения препаратов. Результаты демонстрируют важность понимания регуляторной эволюции генов устойчивости для стратегической борьбы с антимикробной резистентностью (АМР).

Исследование «Регуляторная тонкая настройка mcr-1 увеличивает приспособленность бактерий и стабилизирует устойчивость к антибиотикам в сельскохозяйственных условиях» опубликовано в Journal of the International Society for Microbial Ecology.

АМР — серьёзная и растущая угроза глобальному здоровью, ежегодно уносящая 1,2 миллиона жизней. Чрезмерное и неправильное использование антибиотиков — ключевой фактор развития АМР, и существует острая необходимость защитить эффективность антибиотиков «последней линии» для лечения мультирезистентных инфекций.

В 2017 году правительство Китая запретило использование колистина — антибиотика последней линии — в качестве стимулятора роста в кормах для животных. Это было ответом на быстрое распространение устойчивых бактерий Escherichia coli (E. coli), несущих мобильные гены устойчивости к колистину (MCR). Бактерии с генами MCR устойчивы к лечению колистином.

Запрет привёл к 90%-ному снижению потребления колистина. Учёные ожидали соответствующего падения уровня АМР, поскольку ген MCR связан с затратами на приспособленность (например, снижение конкурентоспособности и вирулентности). Однако крупномасштабные наблюдения в Китае показали, что снижение распространённости гена mcr-1 было медленнее ожидаемого.

Исследователи из Оксфорда под руководством профессора Крейга Маклина изучили это несоответствие, сосредоточившись на регуляторной области ДНК, контролирующей экспрессию гена mcr-1. Они обнаружили, что эта область показывает высокий уровень вариаций, и определённые варианты способны компенсировать затраты на приспособленность гена mcr-1. Благодаря «тонкой настройке» экспрессии mcr-1 на более низкий уровень эти варианты позволили бактериям достигать высоких темпов роста, одновременно повышая устойчивость к колистину.

Анализ данных последовательности ДНК E. coli, несущих mcr-1, до и после запрета на колистин показал, что регуляторные мутации, повышающие приспособленность в лаборатории, оставались стабильными в популяциях E. coli с ферм и почти не снизились в ответ на запрет.

Ключевые выводы:

• Эволюция гена mcr-1 стабилизировала устойчивость к колистину в сельском хозяйстве, несмотря на 90%-ное сокращение его использования.
• Ограничения потребления антибиотиков недостаточно для эффективной борьбы с АМР.
• Необходимо учитывать эволюцию и передачу генов устойчивости при разработке стратегий по снижению резистентности.
• Требуются срочные и инновационные подходы для защиты антибиотиков последней линии.

Цитаты:

• Профессор Крейг Маклин: «Наше исследование показывает, как эволюция может быстро стабилизировать гены устойчивости в популяциях патогенов, снижая эффект от ограничения потребления антибиотиков... Нам нужны новые, инновационные стратегии для активного устранения АМР-бактерий».
• Профессор Тим Уолш: «Просто сократить потребление антибиотиков недостаточно... Нам нужны срочные и инновационные подходы».