Учёные обнаружили новое убежище для генов устойчивости к антибиотикам
Гены, делающие бактерии устойчивыми к антибиотикам, могут сохраняться дольше, чем считалось ранее. Это показало новое исследование Копенгагенского университета, обнаружившее ранее неизвестное место «хранения» этих генов. Открытие — важный элемент пазла для понимания механизмов бактериальной устойчивости.
Исследователи показали, что распространённое предположение о потере устойчивости бактериями при отсутствии антибиотиков требует значительных корректировок.
«Наша работа демонстрирует, что гены устойчивости могут скрываться в неактивных бактериях, формируя скрытый резерв, на который бактерии могут положиться. Они не исчезают, когда антибиотиков нет рядом», — поясняет соавтор исследования.
Биоплёнка даёт генам устойчивости сильное преимущество
Большинство бактерий живут и взаимодействуют в биоплёнках — сообществах, заключённых в слизистую матрицу. Биоплёнки содержат как активные, так и неактивные (спящие) бактерии. Новое исследование показывает, что биоплёнки дают бактериям ещё одно преимущество.
«Мы видим, что активные бактерии на внешнем крае биоплёнки теряют гены устойчикости при отсутствии антибиотиков. Однако глубже, внутри биоплёнки, находится слой неактивных бактерий, которые безопасно «спят». Они несут гены устойчивости, даже если не нуждаются в них. Биоплёнки могут действовать как резервуар для хранения многих типов генов устойчивости», — объясняет соавтор.
Гены устойчивости часто распространяются с помощью небольших молекул ДНК (плазмид), которые передаются между бактериями. Плазмиды требуют энергии и замедляют рост бактерии, поэтому было загадкой, почему многие бактерии носят их без видимой пользы.
Новое исследование даёт один из ответов: условия для неактивных бактерий в биоплёнке иные.
«В отличие от активных бактерий, неактивные не растут и не конкурируют. Это позволяет им носить плазмиды. Таким образом, в биоплёнке создаётся резерв генов устойчивости. Очевидно, это огромное преимущество — сохранять устойчивость на «чёрный день», то есть на случай встречи с антибиотиком», — говорит соавтор.
Мы не избавимся от них
Исследователи полагают, что запасы устойчивости в биоплёнках в основном формируются у бактерий окружающей среды (в почве, воздухе, сточных водах). Однако разные виды бактерий могут передавать устойчивость друг другу. Например, устойчивость от бактерий окружающей среды может передаться патогенным бактериям.
«В более широкой картине это означает, что если в окружающей среде много неактивных бактерий, то гены устойчивости не исчезают постепенно при отсутствии антибиотиков. Поэтому нам следует отказаться от идеи, что мы можем избавиться от генов устойчивости, и вместо этого предположить, что они всегда присутствуют. Понимание этой динамики может лучше подготовить нас к борьбе с устойчивыми бактериями», — заключает старший автор.
Результаты исследования опубликованы в научном журнале npj Biofilms and Microbiome.