Антибиотики способствуют росту устойчивых бактерий в кишечнике

Антибиотикорезистентные бактерии получают дополнительные питательные вещества и процветают, когда лекарства убивают «хорошие» бактерии в кишечнике. К такому выводу пришли учёные Имперского колледжа Лондона. Это открытие может привести к улучшению оценки рисков для пациентов и созданию «микробиомных терапевтических» методов лечения для борьбы с устойчивыми бактериями.

Некоторые антибиотики нацелены на конкретные бактерии, но некоторые имеют «широкий спектр» действия, то есть могут убивать широкий круг бактерий, включая как «плохие» патогенные бактерии, вызывающие инфекции, так и «хорошие» бактерии, живущие в нашем кишечнике и помогающие пищеварению.

Карбапенемы — это антибиотики широкого спектра, которые эффективны, но часто используются в крайнем случае из-за их негативного воздействия на полезные бактерии. Однако некоторые патогенные бактерии из класса Enterobacteriaceae устойчивы даже к карбапенемам, включая штаммы E. coli. Эти патогены колонизируют кишечник, но могут распространяться на другие участки тела, вызывая трудноизлечимые инфекции, такие как инфекции кровотока или рецидивирующие инфекции мочевыводящих путей.

Новое исследование показывает, как эти устойчивые бактерии процветают после применения антибиотиков, что позволяет им размножаться в кишечнике, образуя «резервуар» болезнетворных бактерий. Результаты опубликованы в Nature Communications.

Больше питательных веществ, меньше сдерживающих факторов

Чтобы определить влияние антибиотиков, команда протестировала их на образцах человеческого кала в лаборатории, а также провела эксперименты на мышах и лабораторные тесты с карбапенем-резистентными Enterobacteriaceae (CRE).

Бактериям в кишечнике, «хорошим» или «плохим», для роста и размножения необходимы питательные вещества. Эксперименты показали, что когда антибиотики убивали полезные бактерии, патогенные бактерии могли воспользоваться дополнительными питательными веществами из-за снижения конкуренции.

Команда также показала, что уничтожение полезных бактерий снижало уровень метаболитов — побочных продуктов, которые ингибируют дальнейший рост патогенных бактерий. Это помогало патогенам процветать.

«Понимание того, как антибиотики вызывают рост CRE в кишечнике, означает, что мы можем разработать новые методы лечения, чтобы ограничить их рост, что приведёт к сокращению этих устойчивых к антибиотикам инфекций», — сказал первый автор Александр Ип.

Микробиомная терапия

Команда сейчас работает над способами вмешательства в этот процесс. Во-первых, они хотят определить, какие полезные бактерии могут «вытеснить» патогенные в отсутствие антибиотиков, выяснив, какие хорошие бактерии лучше используют те же питательные вещества и производят метаболиты, ограничивающие рост патогенов.

С этой информацией они надеются создать «микробиомные терапевтические средства». Ведущий исследователь доктор Джули Макдональд объяснила: «Когда пациент принимает антибиотики, мы могли бы давать ему ингибирующие метаболиты, чтобы ограничить рост устойчивых бактерий. После того, как пациент перестал принимать антибиотики, мы могли бы дать ему смесь полезных кишечных бактерий, чтобы помочь восстановить микробиом, восполнить дефицит питательных веществ и восстановить выработку ингибирующих метаболитов».

В краткосрочной перспективе исследователи говорят, что их результаты можно использовать для снижения риска наличия у пациентов резервуаров CRE в кишечнике. Например, клиницисты могли бы избегать назначения антибиотиков, которые повышают уровень определённых питательных веществ и истощают определённые метаболиты. Врачи также могли бы проверять образцы кала пациентов на эти питательные вещества и метаболиты, чтобы выявить тех, у кого повышен риск колонизации CRE.