Гетерорезистентность — ключ к разработке эффективных комбинаций антибиотиков

Комбинации антибиотиков часто используют в борьбе с резистентными бактериями, однако, что именно определяет результативность такого подхода, неясно. Ученые показали, что причиной эффективности большинства комбинаций является гетерорезистентность бактерий — тип устойчивости, при котором только часть популяции проявляет фенотипическую устойчивость, из-за чего ее не опознают при клинической проверке.

Изображение

Jarun Ontakrai | Shutterstock.com

Массовая устойчивость бактерий к антибиотикам является серьезной проблемой: по некоторым оценкам к 2050 году смертность от резистентных бактерий превысит смертность от рака. Поскольку создание новых антибиотиков — процесс длительный, необходимо разумно использовать имеющиеся антибиотики: если антибиотик неэффективен сам по себе, он все еще может оказаться эффективным в комбинации с другим антибиотиком.

Ученые из США исследовали эффективность антибиотиков на резистентных к карбапенемам энтеробактериях (РКЭ), а именно — на клиническом изоляте Enterobacter cloacae (Mu208). С помощью анализа профиля популяций (бактерии высевают на чашки с возрастающей концентрацией антибиотика в среде) было показано, что Mu208 фенотипически гетерорезистентен к антибиотикам колистину, фосфомицину и цефтазидиму. В присутствии антибиотика часть бактерий активно делились (т. е. не состояла из персистеров), а после удаления его из среды численность устойчивой субпопуляции возвращалась на прежний, базовый уровень. С помощью штаммов с делециями генов, необходимых для резистентности к данным антибиотикам, было доказано, что субпопуляции, резистентные к разным антибиотикам, — это разные субпопуляции. Соответственно, эффект от применения комбинации перечисленных антибиотиков должен был быть аддитивен, что и подтвердилось в ходе экспериментов.

Следующим шагом стала проверка эффективности комбинаций антибиотиков in vivo — на инфицированных мышах. Результаты показали, что комбинации из двух антибиотиков, к обоим из которых бактерии гетерорезистентны, эффективны, в отличие от комбинаций, в которых к одному из антибиотиков бактерии гоморезистентны.

Поскольку было неясно, насколько распространена гетерорезистентность, ученые проверили 104 клинических мультирезистентных изолята РКЭ. Оказалось, что 97% штаммов гетерорезистентны хотя бы к 1 из 16 тестируемых антибиотиков, а 86,5% — как минимум к двум. Значит, гетерорезистентность широко распространена. Однако обычно используемые в клинической практике методы позволяют определить только гоморезистентность и чувствительность бактерий. Метод анализа профиля популяций показал, что 23,3% резистентных и 17% «чувствительных», согласно клиническому тестированию, на самом деле являются гетерорезистентными.

Эксперименты на разных мультигетерорезистентных изолятах РКЭ подтвердили эффективность комбинаций соответствующих антибиотиков. Более того, удалось выявить гетерорезистентность к некоторым антибиотикам у изолятов бактерии K. pneumoniae (Nevada-2016, вызывающей летальные инфекции, и AR0040), ранее классифицируемых как панрезистентные — устойчивые практически ко всем антибиотикам. С помощью соответствующих комбинаций препаратов удалось предотвратить смертельный исход болезни у мышей.

Также примечательно, что одна из наиболее часто применяемых комбинаций (аминогликозидные + бета-лактамные антибиотики), по-видимому, успешна тоже благодаря наличию у бактерий гетерорезистентности к ним.

Полученные данные указывают на возможную стратегию подбора эффективной комбинации антибиотиков в случаях, когда в одиночку они бессильны. Выявление антибиотиков, к которым штаммы гетерорезистентны, а также определение численности резистентной субпопуляции поможет определить возможные компоненты.

Источник

Band,Victor I, et al. // Antibiotic combinations that exploit heteroresistance to multiple drugs effectively control infection // Nature Microbiology, 2019; DOI: 10.1038/s41564-019-0480-z
Добавить в избранное

Вам будет интересно