Устойчивость к одному антибиотику делает синегнойную палочку гиперчувствительной к другому

Коллатеральная чувствительность к антибиотикам — это приобретение гиперчувствительности к одному виду антибиотиков в процессе развития резистентности к другому. Синегнойная палочка Pseudomonas aeruginosa — это наиболее частый возбудитель внутрибольничныx инфекций, и способность этой бактерии быстро приобретать устойчивость к антибиотикам является актуальной медицинской проблемой.

Группа исследователей из Германии выяснила, как происходит эволюция устойчивости к антибиотикам у P. aeruginosa. Эксперимент проводился в два этапа. Сначала бактерии культивировали в присутствии возрастающих концентраций одного антибиотика. Затем, когда популяция бактерий демонстрировала устойчивость к этому антибиотику, их начинали растить в присутствии возрастающих концентраций второго антибиотика (с добавлением первого или без него). В ходе эксперимента определяли выживаемость бактерий при разных концентрациях антибиотика, измеряя оптическую плотность культур. Также с помощью полногеномного секвенирования оценивали генетические изменения, приобретенные бактериями в ходе эволюции. Ученые определили, что если в качестве первого антибиотика использовать карбенициллин (относится к бета-лактамам), а затем на его фоне или после него предложить культуре гентамицин (антибиотик аминогликозидного ряда), у бактерий разовьется множественная устойчивость. Если же сначала растить P. aeruginosa в присутствии гентамицина, а затем, отменив его, добавить в среду карбенициллин, культура станет гиперчувствительной к гентамицину.

Авторы обнаружили несколько мутаций, связанных с ресенсибилизацией к гентамицину, например, мутации в генах nalC и nalD, кодирующих транскрипционные регуляторы эффлюксной помпы P. aeruginosa, а также делеция в гене pmrB, являющемся частью двухкомпонентной регуляторной системы.

Понимание механизмов коллатеральной чувствительности к антибиотикам и эволюции антибиотикорезистетности бактерий способствует разработке более эффективных протоколов лечения бактериальных инфекций. Так, в процессе антибиотикотерапии можно менять аминогликозиды на бета-лактамы или на препараты, устойчивость к которым потребует от бактерии больших адаптационных перестроек. Можно также использовать препараты со слабо выраженным эффектом коллатеральной чувствительности.