Микробиологи раскрывают, как антибиотики способствуют распространению резистентности

        

Бактерии могут стать нечувствительными к антибиотикам, выбирая резистентные гены из окружающей среды. К сожалению, для пациентов ответ на стресс, вызванный антибиотиками, активирует компетентность, способность клеток принимать и интегрировать чужую ДНК в микроорганизмы. Микробиологи из Университета Гронингена (UG) и Лозаннского университета в настоящее время описывают новый механизм, благодаря которому Streptococcus pneumoniae может стать компетентным и почему биопленки могут быть важными в этом процессе. Их результаты были опубликованы в Cell Reports 27 ноября.

UG Ph.D. студент Jelle Slager уже описал механизм, с помощью которого бактерии могут увеличить свою способность захватывать ДНК из своего окружения, известное как компетентность, четыре года назад. Впоследствии его коллега Арна Доменек, член команды из лаборатории Veening из Университета Лозанны, которая является первым автором статьи Cell Reports провела скрининг большого количества клинически значимых веществ для их способности индуцировать компетентности. Выделялись два препарата: азтреонам и клавулановая кислота, которые используются для борьбы с инфекциями. «Но когда мы подошли поближе, они не повлияли на компетентность через известный механизм», – говорит Слэйджер. «Итак, мы исследовали, что происходит».

Cell раздел

Компетентность индуцируется путем выпуска так называемого компетентностно-стимулирующего пептида (CSP). Клетки выделяют этот пептид, когда они испытывают стресс, например, когда им бросают вызов определенные антибиотики. Только когда концентрация CSP вокруг них достигает определенного порога, клетки становятся компетентными. «Это процесс, называемый чувствительностью кворума, он вызывает ответ, когда на него влияют достаточное количество клеток». Поскольку CSP секретируется в окружающую среду, все ячейки становятся компетентными в более или менее одинаковое время.

Однако, что-то другое произошло с клетками Streptococcus pneumoniae используемыми в этом исследовании. Слайдер: «Когда эти клетки делятся, они обычно образуют пары« мать и дочь ». Но в ответ на эти два препарата они начинают формировать более длинные цепи, так как на механизм деления клеток влияют наркотики. Когда клетки в этих цепях секретируют CSP, локальная концентрация выше, чем когда пары клеток свободно плавают в среде. Это означает, что местный порог для определения кворума будет достигнут раньше для клеток в этих цепях.

биопленки

Slager: «Благодаря этому механизму группы клеток становятся компетентными в разное время. Поэтому, а не синхронизированный «импульс» компетенции во всех клетках, которые мы обычно видим, теперь у нас есть компетентные ячейки, которые присутствуют в течение длительного периода времени ». Интересным аспектом этого вывода является то, что бактериальные клетки не свободно плавают в организме, как в этих лабораторных экспериментах, но обычно включаются в биопленку. Бактерии производят эти биопленки, выделяя липкие молекулы, которые обеспечивают их защиту от иммунной системы, например.

«В этих биопленках клетки собираются гораздо ближе друг к другу, что означает, что компетентность, вероятно, регулируется местным восприятием кворума, как и в наших экспериментах», – говорит Слэйгер. «Фактически, как недавно было обнаружено, ген, который стимулирует образование биопленки, активируется вместе с другими генами, вызванными компетентностью». Первый вывод из этого исследования состоит в том, что стандартные лабораторные эксперименты, в которых свободно плавающие бактерии выращиваются в колбах, наполненных культуральной средой, отличаются от клинической ситуации, в которой они будут расти в биопленке. Кроме того, препараты, которые, как и азтреонам и клавулановая кислота, используемые в этом исследовании, приводят к образованию цепей, тем самым увеличивают распространение генов устойчивости к антибиотикам.

Последствия

Будет ли это иметь какие-либо клинические последствия? Не прямо, говорит Слэйгер: «Это исследование в основном увеличивает наши фундаментальные знания о распространении генов устойчивости к антибиотикам. И это говорит нам больше о том, как клетки обмениваются данными через кворум. Но, может быть, в конечном итоге эти знания могут быть использованы для нарушения этого сообщения и, возможно, снижения развития сопротивления ».

      

Source link