Исследователи проверили способность обычных дезинфектантов бороться с устойчивостью к антибиотикам на генетическом уровне
Устойчивость к противомикробным препаратам — скрытая угроза в больницах по всему миру. По мере того как всё больше штаммов бактерий и других микробов развивают защиту от доступных лекарств, всё больше пациентов рискуют заразиться инфекциями, не поддающимися лечению.
Исследователи из Вашингтонского университета предлагают новое понимание мер, используемых в настоящее время для контроля распространения устойчивых к антибиотикам бактерий и других инфекционных агентов в медицинских учреждениях.
В статье, недавно опубликованной в Environmental Science & Technology, команда изучила эффективность девяти распространённых дезинфектантов, используемых в медицинских учреждениях или домашних хозяйствах (таких как этанол, перекись водорода, бензалкония хлорид и УФ-излучение) против трёх известных штаммов устойчивых к антибиотикам бактерий. Сначала исследователи оценили, насколько успешно каждый дезинфектант убивал (точнее, «инактивировал») бактерии.
Затем команда пошла дальше. Она также оценила ущерб, который дезинфектанты наносят первопричине устойчивости: самому бактериальному геному. И хотя все средства хорошо справлялись с остановкой распространения бактерий, картина была совершенно иной, когда команда сфокусировалась на ДНК.
«Мы узнаём, что в больницах и других местах нужно бороться не только с бактериями, но и с поведением их ДНК в этих средах», — сказал ведущий автор Хуан Хэ, который завершил это исследование в качестве докторанта UW на кафедре гражданского и экологического строительства, а сейчас является доцентом в Университете Тунцзи.
Внутри бактериальных клеток источником устойчивости к антибиотикам являются специфические гены — отдельные участки ДНК, — которые инструктируют клетку защищаться от определённых антибиотиков. Современные дезинфектанты впечатляюще останавливают бактериальные клетки, но гены бактерии могут пережить даже гибель клетки. И, благодаря трюку, называемому «горизонтальным переносом генов», гены от одной бактерии — даже если эта бактерия была убита — иногда могут попасть в новую живую бактерию, передавая таким образом устойчивость к антибиотикам.
Короче говоря, остановки самих бактерий не всегда достаточно, чтобы предотвратить распространение устойчивости.
«Всё чаще экологические инженеры рассматривают гены устойчивости и обращаются с ними как с возникающим загрязнителем», — сказал Хэ. «В условиях общественного здравоохранения, таких как больницы, мы можем дезинфицировать и стерилизовать операционную, чтобы удалить любую бактериальную контаминацию, но что, если гены устойчивости выживут? Они потенциально могут достичь других бактерий и способствовать более опасным устойчивым к антибиотикам внутрибольничным инфекциям».
Эксперимент противопоставил девять дезинфектантов трём видам устойчивых к антибиотикам бактерий, включая метициллин-резистентный Staphylococcus aureus (MRSA), микроб, вызывающий опасные для жизни стафилококковые инфекции. Исследователи поместили образцы бактерий в различные среды, в основном в виде высушенных капель на поверхности из нержавеющей стали и с антипригарным покрытием, которые распространены в больницах и дома. Затем они применили дезинфектанты и измерили эффекты как на бактериальные клетки, так и на исследуемые гены.
Как и ожидалось, дезинфектанты отлично справлялись с остановкой бактерий. Однако большинство из них оказали незначительное влияние на гены, придающие устойчивость. ДНК в основном оставалась неповреждённой и была свободна для попадания в новые бактерии.
Были некоторые положительные и отрицательные исключения, хотя часто не те средства, которых ожидала команда.
«Хлор, в условиях, которые мы тестировали, оказался менее эффективным против ДНК, чем мы изначально предполагали, тогда как другое распространённое средство под названием фенол, которое, как мы думали, не будет эффективным, на самом деле в некоторых случаях работало относительно хорошо», — сказал старший автор Майкл Додд, доцент кафедры гражданского и экологического строительства UW.
Победителем во многих экспериментах стало УФ-излучение, которое нанесло значительный ущерб целевым генам, хотя в конечном итоге меньший, чем ожидала команда.
«УФ-облучение, по-видимому, является одним из более эффективных подходов как для инактивации бактерий, так и для деградации их ДНК», — сказал Додд. «Мы знаем, что УФ-свет напрямую повреждает ДНК, поэтому мы не обязательно были удивлены, увидев его хорошие результаты здесь. Но тем не менее это был желанный результат».
Исследователи поспешили отметить, что существующие режимы дезинфекции в больницах по-прежнему эффективны и критически важны для предотвращения распространения болезней.
Эта работа может помочь исследователям сосредоточиться на инструментах, которые предлагают лучший двойной удар по проблемным бактериям и их генам. В дальнейшем команда хочет больше узнать о том, как лучше всего оптимизировать эффекты этих средств, особенно когда учитываются новые факторы, такие как температура окружающей среды, влажность и плотность бактериальных клеток. Но результаты этой работы уже могут помочь больницам усовершенствовать свои протоколы дезинфекции.
«Если вы знаете, что у вас есть пациент в больнице или другом медицинском учреждении, заражённый устойчивым к антибиотикам патогеном, я думаю, у нас уже достаточно доказательств на данном этапе, чтобы предложить попробовать определённые дезинфектанты вместо других при очистке поверхностей или инструментов, с которыми пациент мог контактировать», — сказал Додд. «Например, УФ-свет может быть хорошим выбором, тогда как бензалкония хлорид, возможно, нет».