Антибиотична толерантност – скритата бактериална заплаха за човечеството

Антибиотичната резистентност е огромен проблем, допринесъл за близо 1,27 милиона смъртни случая по света през 2019 г. Въпреки това съществува друга скрита бактериална заплаха за човечеството – антибиотична толерантност – която учените едва наскоро започнаха да изследват.

Антибиотична толерантност се наблюдава, когато една бактерия успява да оцелее дълго време след излагане на антибиотик. Докато резистентните на антибиотици бактерии процъфтяват, толерантните често съществуват в латентно състояние – нито растат, нито умират, докато успеят да се „събудят отново“. Толерантността е свързана с разпространението на резистентност към антибиотици.

>>> Резистентни бактерии могат да мигрират от червата към белите дробове, увеличавайки риска от инфекции

Чрез разбирането защо бактериите са способни да бъдат толерантни, изследователите се надяват да разработят начини за справяне с проблема. Точният механизъм, който отличава толерантността от резистентността, не е ясен. Но възможен отговор може да се намира в процес, който е бил пренебрегван от десетилетия, а именно от къде бактериите извличат своята енергия.

Холерата и антибиотичната толерантност

Много антибиотици са предназначени да пробият външната защита на бактериите като гюле каменна крепост. Устойчивите бактерии са имунизирани срещу гюлето, защото могат или да го унищожат, преди да е повредило външната им стена, или да променят собствената си защита, за да издържат на удара.

Толерантните бактерии могат напълно да премахнат стената си и да избегнат увреждането. Няма стена, няма цел, която гюлето да разбие. Когато заплахата изчезне, бактерията може да изгради отново стената си, за да се защитава от други опасности и да възобнови нормалните си функции. Въпреки това все още не е известно как бактериите знаят, че заплахата е изчезнала и какво точно предизвиква „тяхното пробуждане“.

За да хвърлят повече светлина върху процесите на активиране и пробуждане, учени от Университета „Корнел“ в Ню Йорк се насочват към толерантните бактерии Vibrio cholerae, отговорни за холерата. Vibrio cholerae бързо развива резистентност срещу различни видове антибиотици, което поражда загриженост сред медиците. Към 2010 г. бактерията вече е резистентна към 36 различни антибиотика и се очаква този брой да продължи да расте.

За да проучат как Vibrio cholerae развива резистентност, учените избират щам, който е толерантен към клас антибиотици, наречени бета-лактами. С помощта на микроскоп изследователите наблюдават как бактерията се адаптира към антибиотиците чрез активиране на два гена, които временно премахват клетъчната й стена. След това се активират още гени, които подпомагат оцеляването по време на лечение с бета-лактами. След отстраняване или разграждане на антибиотика Vibrio cholerae се връща към нормалната си пръчковидна форма и продължава да расте.

Този процес при хората се наблюдава, когато лекар предпише антибиотик, обикновено доксициклин, на пациент, заразен с холера. Изглежда, че медикаментът временно потиска инфекцията, но след това симптомите се появяват отново, тъй като бактерията не е изчистена напълно.

Способността за повторен растеж след антибиотично лечение е ключът към толерантното оцеляване. Излагането на Vibrio cholerae на антибиотик за достатъчно дълго време би го убило, но стандартният курс често е по-кратък, поради което бактериите успяват да оцелеят, дори в тяхното крехко състояние.

Въпреки това приемането на медикаменти за продължителен период от време може да увреди добрите бактерии, причинявайки допълнителен дискомфорт. Освен това неправилната употреба и продължителното излагане на антибиотици може да увеличи шансовете други бактерии, живеещи в тялото, да развият резистентност.

И други бактерии развиват антибиотична толерантност

Vibrio cholerae не е единственият вид, който проявява толерантност към антибиотици. Всъщност изследователите наскоро идентифицират много инфекциозни бактерии, които са развили толерантност. Семейство бактерии, наречено Enterobacteriaceae, което включва основните патогени на болестите, пренасяни от храната, Salmonella, Shigella и E. Coli, са само няколко от многото видове, които са способни на антибиотична толерантност.

Тъй като всяка бактерия е уникална, начинът, по който се развива тази способност, е различен. Някои бактерии, като Vibrio cholerae, премахват клетъчните си стени. Други обаче са способни са променят енергийните си източници, да увеличат способността си да се движат или просто да отблъскват антибиотика.

Антибиотичната толерантност и резистентността са свързани

Въпреки че има значителни изследвания за това как бактериите развиват толерантност, ключова част от пъзела, която е пренебрегвана, е как толерантността води до резистентност.

>>> Комбинация от лекарства се справя с резистентността към няколко щама на туберкулозата

През 2016 г. изследователи откриват как да направят бактериите толерантни в лабораторни условия. След многократно излагане на различни антибиотици клетките на E. Coli успяват да се адаптират и оцелеят. Когато ДНК се уврежда бързо от стрес, като излагане на антибиотик, механизмите за възстановяване на клетката са склонни да се объркват и да причиняват мутации, които могат да създадат толерантност или резистентност. Тъй като E. Coli е подобна на много различни видове, откритията предполагат, че всяка бактерия може да развие толерантност.

Друго ключово откритие е, че колкото по-дълго бактериите остават толерантни, толкова по-вероятно е да развият мутации, водещи до резистентност.

Поради тази причина изследователите призовават за повече изследвания на антибиотичната толерантност с надеждата, че това ще доведе до по-стабилни лечение както при инфекциозни заболявания, така и при рак. И има причина да се надяват. Скорошно проучване с мишки установява, че понижаването на толерантността води до намаляване на резистентността.