Медь как антимикробное средство может способствовать развитию устойчивости бактерий к антибиотикам, но решение есть, утверждают учёные

от

Медь стала союзником в борьбе с бактериями, устойчивыми к антибиотикам. Например, жидкости на основе сульфата меди используются с 1700-х годов для борьбы с грибковыми инфекциями на виноградниках, в садах и других сельскохозяйственных объектах. В здравоохранении поверхности из меди часто используются для поддержания стерильности помещений. Однако чрезмерное использование медьсодержащих антимикробных средств может создать ту самую проблему, которую они призваны решить.

Согласно новому исследованию, опубликованному в журнале Evolution, Medicine and Public Health, микробиологи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе обнаружили, что интенсивное использование медьсодержащих антимикробных средств также может способствовать развитию устойчивости бактерий к антибиотикам. Однако без воздействия меди устойчивость быстро снижается, что позволяет предположить: медь может помочь снизить устойчивость к антибиотикам, если чередовать её использование с другими мерами.

«Некоторые опубликованные исследования показывают, что переход на медь не обязательно решает проблему устойчивости к антибиотикам. Мы хотели узнать, что произойдёт с бактериями в условиях, где интенсивное использование меди, например, медьсодержащих пестицидов и фунгицидов в сельском хозяйстве, будет оказывать эволюционное давление на бактерии с течением времени», — сказала первый автор Сада Бойд-Ворсах, которая возглавляла исследование в качестве докторанта в UCLA.

«Мы обнаружили, что бактерии, которые развивают устойчивость к меди, также становятся устойчивыми к антибиотикам, возможно, потому, что они используют биологические пути, которые помогают им сопротивляться меди, для сопротивления антибиотикам», — добавила она.

Устойчивость к антибиотикам: угроза для медицины

Штаммы бактерий, устойчивые к антибиотикам, представляют серьёзную угрозу для способности медицины лечить инфекционные заболевания. Устойчивые штаммы появляются, потому что несколько особей в популяции бактерий неизбежно выживают после сильного курса антибиотиков и передают последующим поколениям черты, которые помогли им остаться в живых. Этот процесс, который биологи называют естественным отбором, обеспечивает распространение признаков, помогающих особям выживать и размножаться, до такой степени, что популяция может сохраниться в условиях давления со стороны окружающей среды.

Всё, что используется для уничтожения микробов, включая химические вещества, металлы, экстремальные температуры, может создать враждебную среду, способствующую развитию устойчивости.

«В предыдущих исследованиях наша лаборатория показала, что путь, который помогает бактериям справляться с очень древним стрессором, таким как экстремальная температура, может быть тем же путём, с помощью которого они справляются с антибиотиками», — сказала автор исследования Памела Йе, профессор экологии и эволюционной биологии в UCLA. «Поскольку этот путь эволюционировал очень давно, он, вероятно, характерен для многих типов бактерий».

Эксперимент с E. coli

Команда вырастила колонии бактерий E. coli в чашках Петри и подвергла их воздействию сульфата меди, который является распространённым дезинфицирующим и фунгицидным средством. Только 8 из первоначальных 50 популяций выжили, и последующие поколения были выращены из них и снова подвергнуты воздействию меди для развития устойчивых к меди популяций. Затем они протестировали устойчивые к меди бактерии с различными распространёнными антибиотиками и обнаружили, что они также устойчивы к антибиотикам.

Генетический анализ показал, что у устойчивых к меди бактерий развилось 477 генетических мутаций, которых не было у контрольных популяций. Некоторые из этих мутаций были связаны с генами, связанными с устойчивостью к металлам, но не к антибиотикам. Результат подтверждает предыдущее открытие лаборатории Йе о том, что бактерии используют одни и те же пути для борьбы с несколькими стрессорами, и указывает на то, что устойчивость к антибиотикам может быть вызвана факторами окружающей среды, помимо одних только антибиотиков.

«Несмотря на то что медьсодержащие антимикробные средства становятся всё более распространёнными, устойчивые к меди бактерии ещё не распространены. Но полезно знать, что если они станут устойчивыми к меди, они, вероятно, также будут устойчивы к антибиотикам. Медь по-прежнему является отличным антимикробным средством, но нам нужно помнить о том, как мы её используем, потому что мы не хотим оказаться в ситуации, похожей на ту, что у нас есть сейчас», — сказала Бойд-Ворсах, которая сейчас является приглашённым доцентом в Государственном университете Уинстон-Сейлема.

К удивлению исследователей, бактерии начали терять свою устойчивость после всего лишь семи дней без воздействия меди. В некоторых популяциях устойчивость снизилась, но всё ещё оставалась высокой, а в других упала до исходных уровней, показывая, что между устойчивыми популяциями существует определённая генетическая изменчивость.

По словам исследователей, чередуя использование меди с другими антимикробными средствами, можно контролировать микробы, не вызывая устойчивости. Хотя исследование проводилось на E. coli, исследователи считают, что полученные результаты, вероятно, применимы ко многим другим видам бактерий.

«Я не вижу причин, по которым мы не ожидали бы, что это, вероятно, обобщаемая закономерность, которую можно обнаружить у многих, может быть, даже у всех видов бактерий, потому что механизмы, обеспечивающие устойчивость, вероятно, эволюционно очень древние», — сказала Йе.

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте