Бактерии Escherichia coli осуществили «революцию внутри пациента», стремительно выработав устойчивость к антибиотикам и ингибиторам бета-лактамаз. Уникальная способность адаптироваться патогенов представляет собой новый вызов для исследователей и медиков.
Исследователи зафиксировали замечательный случай формирования устойчивости к антибиотикам у тяжело больного пациента в процессе лечения генерализованной септической инфекции, вызванной кишечной палочкой. Авторы предоставили геномные доказательства того, как может возникать устойчивость к препаратам на глазах.
В исследовании, проведенном Ливерпульской школой тропической медицины (LSTM) и опубликованном в журнале Journal of Medical Microbiology, подробно рассматривается быстрое развитие резистентности у штамма E. coli, подвергнутого действию комплекса пиперациллина/тазобактама (TZP). Это препарат первой линии для лечения серьезных бактериальных инфекций. Комплекс сочетает антибиотик с веществом, ингибирующим фермент бета-лактамазу, отвечающую за устойчивость к антибиотикам.
Хотя начальная инфекция поддавалась лечению, бактерии мгновенно выработали механизм, позволяющий избегать действия препарата, не приобретая новые гены устойчивости, а активизируя уже существующий у них ген, тем самым преодолевая действие ингибитора резистентности.
Доктор Томас Эдвардс, научный сотрудник Центра лекарственных препаратов и диагностики LSTM и один из ведущих авторов исследования, описал поведение патогена как яркий пример моментального развития резистентности под непосредственным воздействием антибиотиков.
Ученые установили десятикратное увеличение количества копий ключевого гена резистентности в бактериальном изоляте, что привело к 32-кратному увеличению дозы антибиотика, необходимого для уничтожения бактерий. В конечном итоге это привело к неэффективности лечения и Exitus lethalis.Исследовательская группа использовала высокоразрешающее секвенирование всего генома кишечной палочки для подтверждения генетических изменений.
Амплифицированный ген резистентности E. coli blaTEM-1 кодирует фермент бета-лактамазу, расщепляющий антибиотик пиперациллин. Хотя комбинация препаратов TZP предназначена для ингибирования этих ферментов, объем, образовавшийся после дупликации гена, превзошел его защитный эффект, что позволило инфекции выжить. Дальнейшие лабораторные эксперименты подтвердили, что воздействие TZP вызвало у бактерий E. coli образование еще большего количества копий этого гена.
Элис Фрейзер, студентка факультета биологии тропических болезней MRC и один из ведущих авторов исследования, отметила, что этот случай наглядно демонстрирует, насколько бактерии способны к адаптации. Врачи и биологи не только наблюдали быстрое развитие устойчивости, но и дупликации других генов, что может отражать более широкие адаптационные процессы, потенциально влияющие на поведение патогена внутри организма.
Эта форма «внутрипациентной эволюции» является серьезной диагностической проблемой. Рутинные тесты на резистентность могут недооценивать риск неэффективности лечения, если они не выявляют бактерии, способные стремительно увеличивать выработку ферментов под воздействием антибиотиков.