Устойчивость бактерий к антибиотикам может различаться в зависимости от их среды обитания

Чувствительность устойчивых бактерий к антибиотикам не является постоянной. Новое исследование показывает, что бактерии, несущие гены устойчивости, могут по-разному реагировать на антибиотики, если их тестировать в условиях, отличных от тех, которые используются в стандартных лабораторных анализах. Это может повлиять на эффективность лечения антибиотиками. Новое исследование, проведенное Национальным институтом питания, Технический университет Дании (Референс-центр ФАО по УПП в Королевстве Дания), показывает, что результат измерения резистентности может зависеть от условий, в которых тестируется бактерия. Стандартные лабораторные тесты проводятся в фиксированных, единообразных условиях, но если, например, изменить среду проведения теста, то в некоторых случаях одна и та же бактерия может оказаться более или менее чувствительной к антибиотику, чем показывают результаты лабораторных исследований.

Когда врачи или ветеринары получают лабораторное заключение, в котором указывается, является ли образец бактерии устойчивым к антибиотику, ответ, как правило, заключается в том, что бактерия чувствительна (и поэтому может лечиться антибиотиками) или что это не так. Этот ответ верен для стандартных условий тестирования, используемых лабораториями, и именно эта стандартизация позволяет сравнивать результаты в разных лабораториях.

Однако стандартные условия не обязательно отражают все условия, с которыми бактерии сталкиваются в реальной жизни. В организме (и у разных хозяев) такие факторы, как уровень рН (насколько кислой или щелочной является среда) и температура, могут различаться, и это может влиять на эффективность функционирования определенных генов устойчивости.

“Мы изучили два широко распространенных гена устойчивости и обнаружили, что pH и температура могут сильно влиять на то, насколько хорошо эти гены функционируют и, следовательно, насколько бактерия восприимчива к антибиотикам. Это может означать, что лечение может сработать в организме, даже если лабораторные тесты показывают обратное, и наоборот. Возможно, что еще более важно, это может дать новые ключи к пониманию того, как и почему устойчивость к противомикробным препаратам развивается и распространяется в природе, у животных и между бактериями”, - говорит профессор Франк Меллер Аареструп из Национального института питания.

Понимание того, как развивается и распространяется устойчивость к противомикробным препаратам, имеет решающее значение, поскольку устойчивость к антибиотикам стала неминуемой угрозой общественному здравоохранению во всем мире.

Два гена резистентности различаются по своей восприимчивости к антибиотикам

В ходе исследования ученые изучили два широко распространенных гена резистентности, чтобы определить, как изменяются уровни резистентности при изменении рН и температуры в контролируемых лабораторных условиях. Среди прочего, они определили количество антибиотика, необходимое для уничтожения бактерии при изменении рН.

Исследователи также изучили значение температур, сопоставимых с температурами тела разных хозяев. Здесь они наблюдали эффект при температурах, соответствующих птицам (около 42°C), по сравнению с людьми (около 37°C).

Если ген резистентности функционирует лучше при температуре 42°C, чем при температуре 37°C (или наоборот), это может повлиять на то, насколько легко бактерии, несущие этот ген, выживают и распространяются среди птиц, и, следовательно, на то, в какой степени птицы могут выступать в качестве хозяев для бактерий с таким типом резистентности.

Мониторинг птицы на предмет устойчивости к противомикробным препаратам важен, поскольку птицы могут как приобретать, так и распространять устойчивые бактерии и гены устойчивости, а также отражать распространение между окружающей средой, сельским хозяйством и городскими районами на большие расстояния.

Таким образом, в долгосрочной перспективе исследование может способствовать лучшему пониманию того, как проявляется резистентность в различных условиях и почему резистентность может развиваться и распространяться.

“Это исследование может помочь нам понять, где и когда конкретные гены устойчивости имеют наибольшее значение, например, у конкретных хозяев, при определенных температурах или в определенных рН-нишах. Таким образом, вместо того, чтобы просто спрашивать: "присутствует ли здесь ген резистентности?", мы можем все чаще спрашивать: "при каких условиях он работает лучше всего и у каких хозяев эти условия обнаруживаются?" Например, у птиц это или у людей?” - Миккель Анбо из Национального института питания.

Исследование проводилось в лаборатории на ограниченном наборе материалов, и необходимы дальнейшие исследования, прежде чем исследователи смогут сказать, для чего еще могут быть использованы эти новые знания. Исследование поднимает ряд вопросов и возможностей, например: было бы интересно выяснить, применимо ли то же самое к дополнительным генам устойчивости, а не только к двум, протестированным в этом исследовании.В долгосрочной перспективе исследование может повлиять на то, как мы понимаем и интерпретируем лабораторные тесты. Исследование показывает, что измеренные уровни устойчивости могут изменяться при изменении рН или температуры. Это не означает, что стандартные тесты неверны, но это говорит о том, что стандартные тесты не обязательно отражают полную картину того, как гены резистентности ведут себя в других условиях.Исследование также указывает на возможную перспективу в отношении инфекций мочевыводящих путей. В экспериментальной установке ген устойчивости CTX-M-15 становился заметно слабее при более щелочном pH, а в некоторых случаях изменялся с устойчивого на восприимчивый. Это говорит о том, что, возможно, стоит изучить, можно ли при инфекциях мочевыводящих путей изменить окружающую среду таким образом, чтобы это помогло бороться с резистентными инфекциями.

Как исследователи это сделали

Ученые исследовали, могут ли кислотность/щелочность (pH) и температура влиять на эффективность антибиотиков в борьбе с бактериями, несущими гены устойчивости CTX-M-15 и CMY-2. Эти гены обнаружены у нескольких бактерий, включая кишечную палочку.
Они использовали кишечную палочку в лаборатории и изменили среду обитания бактерий таким образом, чтобы рН колебался от 5 до 9, что соответствует изменению нормального рН кишечника человека. Они также проводили испытания при различных температурах, включая 37°C (как в организме человека) и 42°C (как у птиц). Затем они измерили, сколько антибиотиков требуется для уничтожения бактерий.

Что они обнаружили

CTX-M-15 обладает наибольшей устойчивостью в кислых условиях и ослабевает по мере того, как среда становится более щелочной.CMY-2 показал лучшие результаты при более щелочном pH, чем CTX-M-15. При более щелочном pH бактерии, переносящие CTX-M-15, в ходе эксперимента могли превратиться из устойчивых в восприимчивые. Температура также повлияла на результаты, что может иметь значение при сравнении различных хозяев и условий окружающей среды.

Источник: официальный сайт Референс-центра ФАО по УПП в Королевстве Дания.