20 февраля 2013

Резистентность к антибиотикам может задерживать рост бактерий

Способность бактерий нести и передавать гены, которые дают им преимущества к выживанию, а именно устойчивость к антибиотикам, зависит от обильного снабжения кислородом и питательными веществами. Если вы лишите их этих важнейших ресурсов, бактерии пожертвуют частью своего метаболического груза, чтобы выжить. К этому выводу пришла группа американских исследователей во главе с инженером-экологом Педро Альваресом из Университета Райс в Хьюстоне, штате Техас, которые сообщили о своем исследовании в статье, опубликованной онлайн 5 февраля в Environmental Science and Technology.

Резистентность к антибиотикам является серьезной экологической проблемой

Альварес и его коллеги ищут способы контролирования резистентных генов в окружающей среде. В своем заявлении он говорит, что распространение резистентности к антибиотикам, это не только огромная проблема медицины и общественного здравоохранения, но и серьезная экологическая проблема, о которой не многие люди знают. Он считает, что одним из путей, по которым резистентные к антибиотикам гены попадают в почву, и затем, в конечном счете, в воду и пищу, являются базы концентрированного кормления животных (CAFOs). «Значительная часть бактерий, устойчивых к антибиотикам, появляется в животноводстве, где наблюдается чрезмерное, неправильное использование или злоупотребление антибиотиками», — говорит Альварес.

Микробам не нравится нести лишний груз

Альварес продолжает объяснение того, как ему и его команде пришла в голову идея, о том, что «микробам не нравится нести лишний груз». «Другими словами, они отбрасывают гены, которые они не используют, из-за метаболической нагрузки, высоких затрат энергии на ее сохранение», — добавляет он. В своем исследовании они описывают, как через 120 поколений «голодающая» бактерия Pseudomonas aeruginosa предпочитает сэкономить ценную для нее энергию, чем потратить ее на передачу будущим поколениям участка ДНК (плазмид), который дал им способность противостоять действию тетрациклина. Пример плазмиды, дающей устойчивость бактерии практически ко всем видам антибиотиков, — это NDM-1.

Испытание двух «моделей» бактерий и их резистентности к антибиотикам

В исследовании ученые решили проверить свою идею о том, что «микробы не желают нести лишний груз», на двух штаммах бактерий: P. aeruginosa, которая обнаруживается в грунте и может использоваться в качестве резервуара для резистентных к антибиотикам генов в окружающей среде, и «эталонный резистентный штамм» E. coli, выделенный из продуктов жизнедеятельности фермерских животных. Они выбрали эти две бактерии доля того, чтобы они могли сравнить результаты и «проникнуть в суть изменчивости ответа».

Они вырастили колонии этих бактерий в условиях жесткой нехватки кислорода и питательных веществ и без следов тетрациклина в окружающей среде. Результаты показали, что через 120 поколений в голодных условиях и при отсутствии тетрациклина, P. aeruginosa полностью избавлялись от плазмиды, резистентной к тетрациклину, тогда как E. coli сохраняла некоторое количество плазмид даже через 500 поколений. В таких же условиях, но в присутствии тетрациклина, обе бактерии сохраняли уровень своей резистентности.

Исследователи пришли к выводу, что для двух моделей штаммов, условия, которые облегчают метаболический груз воспроизводства плазмидов, такие, как наличие кислорода и питательных веществ, повышают сохранность устойчивости плазмид. «… Такие условия (при наличии следов антибиотиков) могут способствовать созданию и сохранению ARG (гена резистентности и к антибиотику) в качестве резервуара в окружающей среде», — отмечают они.

Возможность практического применения: мульча в дренажном канале рядом с источником

Двигатель резистентности к антибиотикам, это так называемое «селективное давление». При любом составе микробов, у людей, животных или в окружающей среде, селективное давление означает, что слабые умирают, а устойчивые выживают и размножаются. Ученые объясняют, чтобы уничтожить резистентные плазмиды ДНК бактерии в среде ее обитания, необходимо решить проблему как можно ближе к источнику возникновения. «Это практические последствия наших трудов», — говорит Альварес.

«Если мы поместим анаэробный барьер в место слива отходов в окружающую среду, мы сможем стимулировать селективное давление, что приведет к утрате устойчивых к антибиотикам генов и смягчению последствий этих факторов. Самый дешевый способ анаэробного барьера – это мульча в дренажном канале. Если у вас есть CAFO слив в канал, поместите анаэробный барьер в этом канале. Мульча может помочь».

Альварес и его команда инженеров-экологов верит в то, что легче предотвратить, чем лечить. В других словах, нельзя в первую очередь позволять генам становиться сильнее в окружающей среде. «Нужно остановить их, прежде чем они выйдут на свободу. И еще один простой способ, это установка анаэробного барьера», — призывает он.

Источник: medicalnewstoday.com

Далее по теме: