Одинокие бактерии повышают риск развития устойчивости к антибиотикам

Ученые из Манчестерского университета обнаружили, что «одинокие» микробы чаще мутируют, что приводит к более высоким показателям устойчивости к антибиотикам.

Исследование, опубликованное в Nature Communications и совместно финансируемое Wellcome Trust и Советом по инженерным и физическим наукам (EPSRC), изучало частоту мутаций у E. coli.

Исследователи выяснили, что скорость мутаций варьировалась в зависимости от количества бактерий. Неожиданно они обнаружили, что в больших популяциях мутаций было меньше.

В то же время более «одинокие» бактерии развивали большую устойчивость к известному антибиотику рифампицину, используемому для лечения туберкулеза.

Доктор Крис Найт, соавтор исследования с доктором Роком Крашовцем из Манчестерского университета, сказал: «Мы искали связь между средой и способностью бактерий развивать устойчивость к антибиотикам. Мы обнаружили, что скорость, с которой мутирует E. coli, зависит от того, сколько "друзей" вокруг. Кажется, что более одинокие организмы с большей вероятностью мутируют».

Это изменение скорости мутаций контролируется формой социальной коммуникации, известной как чувство кворума — способ, которым бактерии сообщают друг другу о размере популяции. Это включает высвобождение сигнальных молекул в плотной популяции, чтобы помочь организмам понять окружающую среду и координировать поведение для улучшения защитных механизмов и адаптации к доступности питательных веществ.

Доктор Крашовец сказал: «Мы смогли изменить их скорость мутаций, меняя, с кем они делили пробирку, что может означать, что бактерии манипулируют скоростью мутаций друг друга. Это также предполагает, что скорость мутаций может меняться, когда бактерии находятся в низкой плотности, например, из-за приема антибиотиков человеком».

Скорость мутаций оказалась зависимой от гена luxS, который, как известно, участвует в чувстве кворума у широкого спектра бактерий.

Теперь команда надеется найти способы контролировать эту сигнализацию для медицинского применения в будущем исследовании, финансируемом Советом по биотехнологическим и биологическим исследованиям (BBSRC).

«В конечном итоге это может привести к методам контроля скорости мутаций, например, для минимизации эволюции устойчивости к антибиотикам, позволяя антибиотикам работать лучше», — сказал доктор Найт.

Доктор Майк Тёрнер, руководитель отдела инфекций и иммунобиологии Wellcome Trust, сказал: «Устойчивость к антибиотикам представляет реальную угрозу для контроля заболеваний и общественного здравоохранения сегодня. Любое понимание происхождения такой устойчивости ценно в борьбе за ее предотвращение. Крис Найт и его команда получили фундаментальное понимание бактериальной коммуникации и развития мутаций, что в долгосрочной перспективе может способствовать созданию более мощных антибиотиков и лучшему контролю бактериальных заболеваний».