Бактерии быстрее эволюционируют к устойчивости при использовании более сильных антибиотиков

Новое исследование, опубликованное в журнале PLoS Biology, показывает, что бактерии могут эволюционировать к устойчивости быстрее, когда используются более сильные антибиотики.

Исследователи из Университета Эксетера и Кильского университета в Германии обрабатывали E. coli различными комбинациями антибиотиков в лабораторных экспериментах.

Неожиданно они обнаружили, что скорость эволюции устойчивости к антибиотикам возрастает при применении мощных методов лечения, потому что устойчивые бактериальные клетки процветают больше всего во время наиболее агрессивной терапии.

Это происходит потому, что слишком мощное лечение устраняет неустойчивые клетки, создавая отсутствие конкуренции, которое позволяет устойчивым бактериям быстро размножаться. Эти клетки создают копии генов устойчивости, которые помогают им быстро снижать эффективность препаратов. В тестах этот эффект мог даже приводить к тому, что E. coli росла быстрее всего при самых агрессивных схемах лечения антибиотиками.

Помимо экспериментов по эволюции, результаты этого исследования, финансируемого Советом по инженерным и физическим наукам (EPSRC) и Советом по медицинским исследованиям (MRC), были подтверждены с использованием математических моделей и полногеномного секвенирования устойчивых и неустойчивых E. coli.

Профессор Роберт Бердмор, научный сотрудник EPSRC из Университета Эксетера, сказал: "Мы были удивлены тем, как быстро бактерии эволюционировали к устойчивости. Мы почти остановили эксперименты, потому что не думали, что некоторые методы лечения должны терять эффективность так быстро, иногда в течение дня. Но теперь мы знаем, что бактерии, оставшиеся после первоначального лечения, продублировали специфические области своего генома, содержащие большое количество генов устойчивости. Эти копии генов появляются быстрее, когда антибиотики комбинируются, что приводит к быстрой эволюции очень устойчивых бактерий".

Доктор Рафаэль Пенья-Миллер из Университета Эксетера сказал: "Доказательства того, что комбинирование антибиотиков для создания более мощной терапии может привести к созданию большего количества копий генов, необходимых бактериям для устойчивости, вызывает реальное беспокойство".

Профессор Хинрих Шуленберг из Кильского университета в Германии добавил: "Интересно, что бактерии не просто делают копии нужных им генов. На всякий случай они копируют и другие гены, увеличивая устойчивость к антибиотикам, которыми клетки даже не обрабатывались".

Ежегодно возникает около 440 000 новых случаев лекарственно-устойчивого туберкулеза, вызывая около 150 000 смертей. Подобная статистика недавно заставила Министерство здравоохранения заявить, что устойчивость к антибиотикам представляет одну из самых серьезных угроз для здоровья человека.