Бактериям нужен один день, чтобы приобрести устойчивость к любым антибиотикам

Все знают о проблеме лекарственной устойчивости бактерий. Часто с ней пытаются бороться простым способом, употребляя вместо одного антибиотика два и больше. Логика здесь такова: вполне вероятно, что бактерия может справиться с одним лекарством, но вероятность того, что она победит сразу два разнотипных препарата, уже заметно меньше. Однако, по мнению исследователей из Эксетерского университета (Великобритания), кратковременная победа над бактерией в этом случае может обернуться нашим полным поражением. Из-за скорого появления суперустойчивого паразита.

Вообще говоря, использование сразу нескольких лекарств с разным механизмом действия — обычная вещь в медицине. Такие разнонаправленные препараты прописывают и при бактериальных инфекциях, и при вирусных, и даже против рака. Например, против бактерий прописывают антибиотики, которые действуют на разных этапах биосинтеза белка. Скажем, считается, что это единственный способ справиться с печально известным метициллин-устойчивым золотистым стафилококком (MRSA): нужно лишь обработать его антибиотиками из двух разных классов. Кратковременный эффект от такого приёма неизменно положителен, но что происходит с бактерией, испытавшей действие двух антибиотиков, в будущем?

Под руководством Роберта Бердмора был поставлен простой эксперимент: к кишечной палочке добавляли одновременно два антибиотика — доксициклин из группы тетрациклинов и эритромицин из группы макролидов. Хотя обычно они используются поодиночке, опыты по их совмещению неоднократно ставились, и результаты говорили о том, что от такого совмещения пользы только больше.

На сей раз исследователи поначалу тоже ничего, кроме пользы, не видели: эритромицин и доксициклин за первый день подавили рост бактерий на 95%. Но уже спустя 24 часа бактерии взяли реванш: их популяция стала стремительно расти, невзирая на смесь антибиотиков. Причём росла она даже быстрее, чем раньше: через полтора дня после первоначального ослабления роста популяция микроорганизмов увеличилась на 500%. Эффект повторялся при разных количествах и соотношениях антибиотиков и на разных штаммах кишечной палочки.

Чтобы понять, что происходит, учёные проанализировали геном устойчивых бактерий и обнаружили, что Escherichia coli удвоили копии генов, регулирующих четыре основных способа борьбы с антибиотиками. Один из этих механизмов (по-видимому, основной) занимается тем, что выкачивает попавшие в клетку подозрительные вещества. То есть бактерии просто удвоили у себя число «уборщиков», или «насосов». Математическая модель, построенная исследователями, полностью подтверждала их результаты: такие генетические изменения должны были привести как раз к такому интенсивному росту колонии. Если в популяции оказывались клетки с удвоенными копиями генов-«уборщиков», они получали огромное преимущество перед всеми остальными и могли размножаться с чудовищной скоростью.

При этом бактерии делают ставку не на специфические способы уничтожения того или иного антибиотика, а, скажем так, на общие средства безопасности, которые выкачивают из клетки любые вредные вещества, вне зависимости от механизма их действия.

То есть, желая уничтожить инфекцию двойным ударом, мы способствуем появлению особенно устойчивых патогенов, которые вполне могут взять реванш. В этом случае полезней было бы не совмещать антибиотики, а чередовать их. При этом стоит отметить, что в случае противовирусных средств (например, тех, которые используются против ВИЧ) техника «двойного удара» вполне себя оправдывает, то есть и в близкой, и в далёкой перспективе совмещённые лекарства подавляют вирус гораздо эффективнее, чем поодиночке. 

Результаты исследования опубликованы в веб-журнале PLOS Biology.