Королівська битва: як бактерії борються з антибіотиками і підіймають ставки у хімічній війні
Неконтрольований розвиток індустрії антибіотиків та підвищення рівня стійкості бактерій до існуючих антимікробних препаратів - це подвійні сили, що підштовхують світ усе ближче до пост-антибіотичної ери.
Це розпочалась з 80-х років, коли у хімічній війні на багатьох фронтах бактерії уже здобували перевагу. Незважаючи на свій мікроскопічний розмір та відсутність мозку, вони знають, як виграти війну супротиву.
У статті в Science Translational Medicine основою для аналізу є проливання світла на тонкощі антимікробної стійкості. Дослідники розрізняли спадкову резистентність - придбання генів, що надають резистентність, та інший тип, який називають фенотиповою антимікробною стійкістю. Останнє стосується оборотної форми стійкості до лікарських засобів, не віднесеної до генів.
Авторезистентність, кажуть автори, є одним з декількох засобів захисту від інфекційних захворювань. "Окрім нашої імунної системи, нашою захисною силою проти інфекційних захворювань є антибіотики, вакцини, санітарія, питна вода, здорове харчування та інфраструктура охорони здоров'я. Все це виходить з ладу в різних куточках світу".
Ніде в інфекції боротьба проти резистентності не була більш наполегливою, ніж у боротьбі з туберкульозом, який у багатьох частинах світу став мультирезистентним, незважаючи на покращення режимів прийому ліків. Фенотипова антимікробна стійкість саме і є проблемою туберкульозу.
Фенотипова антимікробна резистентність може виникати за різних обставин, і іноді її важко відрізнити від генетично обумовленої резистентності. Наприклад, фенотипова стійкість може виникати стохастично, а значить, вона розвивається випадковим чином і має випадкову схему розподілу.
Мікробіологи також називають цей тип стійкості як "спонтанна наполегливість" та "стохастичне перемикання". Але є й інші причини фенотипової резистентності, які додатково можуть виникати внаслідок впливу бактерій на умови змінених середовищ, такі як дефіцит кисню, підкислення, окислювальний стрес, імунна реакція господаря та високі концентрації антибіотиків. Як виявляється, фенотипова резистентність до антибіотиків зустрічається частіше, ніж генетична резистентність.
"Запобігання смертності від антимікробної резистентності вимагатиме використання нових знань не тільки про генетичну антимікробну стійкість, надану горизонтальним переносом генів або мутаціями de novo, але й про фенотипову антимікробну стійкість, якій не вистачає стійкої бази"
У 2019 році ВООЗ вимагало "негайних, скоординованих та амбітних заходів", щоб запобігти потенційно катастрофічній кризі проти стійкості до антибіотиків. Якщо не буде вирішено це питання, лікарські хвороби можуть спричинити смерть 10 мільйонів щороку до 2050 року.
В даний час, за підрахунками ВООЗ, щорічно помирає 700 000 людей через стійкість до ліків, до яких належить 230 000 людей, які помирають від мультирезистентного туберкульозу.
Але у своєму тривалому аналізі дослідники наполягають на тому, що нові уявлення про біологію стійкості до ліків, а також технологічний прогрес можуть допомогти медичній спільноті "повернути втрачену позицію".
"Зробити мікробів стійкими до пеніциліну в лабораторії неважко. Теж саме час від часу трапляється і в організмі", - сказав Флемінг у 1945 році, коли він отримав Нобелівську премію. Хоча Флемінг знав, що опір можливий, він не мав уявлення, що це стане величезною медичною проблемою.
"Щоб знищити генетичну антимікробну стійкість у її коренях, нам потрібно зрозуміти фенотипову антимікробну стійкість, яка є більш поширеною, ніж генетична", - пишуть автори дослідження. "Твердження, що фенотипова антимікробна стійкість зустрічається частіше, ніж генетична, клінічно обґрунтовується поширеністю фенотипічно стійких бактерій у біоплівках та наявністю біоплівки у багатьох клінічних умовах".
Біоплівка - це товста архітектурна сукупність мікробних клітин, що утворюють оболонку, схожу на оболонку, із шаром слизу. Єдиною біологічною метою є захист бактеріальної колонії всередині, що дозволяє їй процвітати. Біоплівки найнебезпечніші, коли вони проникають в клітини людини, захищаючи бактерії від антибіотиків.