Бактерии становятся все более устойчивыми к обычным антибиотикам. Часто устойчивость опосредуется специальными генами устойчивости, которые могут просто «перепрыгивать» с одной бактериальной популяции на другую. Распространенное предположение, что гены устойчивости распространяются главным образом при использовании антибиотиков, обоснование которого подтверждается теорией Дарвина: только в тех случаях, когда на самом деле используются антибиотики, устойчивая бактерия имеет преимущество перед другими бактериями. В среде без антибиотиков устойчивые бактерии не имеют преимуществ. Это объясняет, почему эксперты в области здравоохранения обеспокоены чрезмерным использованием антибиотиков и призывают к дополнительным ограничениям на их использование.
«Ограничение использования антибиотиков является важным и действительно правильным решением, но одной этой меры недостаточно для предотвращения распространения резистентности. Если вы хотите контролировать распространение генов устойчивости, вы должны начать с самих резистентных микроорганизмов и не допустить их распространения, скажем, с помощью более эффективных мер гигиены или прививок», — говорит Медерик Диард, который до недавнего времени занимал должность в ETH Zurich и в настоящее время является профессором в БиоЦентре Университета Базеля.
Устойчивые бактерии, также известные как персистеры, ответственны за этот механизм распространения резистентности. Ученые уже давно знают, что, как и бактерии, несущие гены устойчивости, персистеры могут выживать при лечении антибиотиками. Они впадают в своеобразный «анабиоз», сводя свой метаболизм к минимуму, предотвращая уничтожение антибиотиками. В случае сальмонеллы — бактерии переход в состояние покоя, когда они проникают в ткани организма изнутри кишечника. После того, как они проникли в ткань, персистеры могут жить там незамеченными в течение нескольких месяцев, прежде чем пробудиться из своего дремлющего состояния. Если условия способствуют выживанию бактерий, инфекция может снова «вспыхнуть».
Даже если персистеры не вызывают новую инфекцию, они все равно могут оказывать неблагоприятное воздействие, как сообщают ученые в журнале Nature. У сальмонелл встречается сочетание двух механизмов устойчивости: персистентов и плазмид (небольшие молекулы ДНК, физически обособленные от хромосом и способные к автономной репликации), содержащие гены устойчивости.
В экспериментах на мышах исследователи продемонстрировали, что спящие сальмонеллы в кишечнике могут передавать свои гены устойчивости другим бактериям того же вида и даже другим видам, таким как кишечная палочка, из нормальной кишечной флоры. Их эксперименты показали, что персистеры очень эффективны в обмене генами устойчивости, как только они пробуждаются из своего спящего состояния и сталкиваются с другими бактериями, которые чувствительны к переносу генов.
«Используя устойчивую бактерию-хозяина, резистентные плазмиды могут выживать в течение длительного периода времени в одном хозяине, прежде чем перейти в другие бактерии. Это ускоряет их распространение. Здесь важно отметить, что этот перенос происходит независимо от того, присутствуют ли антибиотики в лечении или нет», — объясняет профессор ETH Вольф-Дитрих Хардт.
Теперь исследователи хотят взять свои результаты на мышах и более подробно изучить их у домашнего скота, таких как свиньи, который часто страдает от сальмонеллезных инфекций. Ученые также хотят выяснить, возможно ли контролировать распространение резистентности в популяции скота с помощью пробиотиков или с помощью вакцинации против сальмонеллы. А затем уже изучить влияние сальмонелл-персистеров в людском микробиоме и антибиотикорезистентность у людей, связанную с ней.