Выявлена генетическая причина коллатеральной чувствительности кишечной палочки

Одна из потенциально эффективных стратегий борьбы с антибиотикорезистентностью — использование так называемой коллатеральной чувствительности, то есть приобретения гиперчувствительности к одному типу антибиотиков в процессе развития резистентности к другому. Было выявлено немало примеров такой чувствительности, связанной с мутациями в генах на бактериальных хромосомах. Так, мутации, ассоциированные с резистентностью E. coli к аминогликозиду, повышают ее чувствительность к β-лактамам, фторхинолонам, хлорамфениколу и тетрациклинам. Коллатеральную чувствительность можно индуцировать химическими соединениями. 

Ранее исследователи из Испании показали, что приобретение плазмиды из клинического изолята приводит к развитию коллатеральной чувствительности, и это можно использовать для борьбы с бактерией. Большая часть плазмид придавала чувствительность к азитромицину и колистину. В новой работе авторы определили механизм этой коллатеральной чувствительности. В качестве модели они использовали плазмиду pOXA-48, которая имеет широкий круг хозяев и быстро распространяется в клинических условиях.

Плазмида pOXA-48 кодирует β-лактамазу bla_OXA-48 и еще почти 90 генов с различными функциями. Чтобы выяснить, который из этих генов отвечает за коллатеральную чувствительность, исследователи использовали семь вариантов pOXA-48, встречающихся в природе. Они несут различные мутации (инделы, SNP), которые влияют на такие функции плазмиды, как антибиотикорезистентность, конъюгация и контроль репликации.

Плазмиды вносили в E. coli K12 штамм J53 и определяли минимальную ингибирующую концентрацию к амоксициллину и клавулановой кислоте, эртапенему, азитромицину и колистину. Большая часть плазмид придавала бактериям резистентность к амоксициллину и клавулановой кислоте, а также к эртапенему. Эти же плазмиды были ассоциированы с коллатеральной чувствительностью к азитромицину и колистину. Плазмида pOXA-48_DEL с делецией в 199 п.н., которая препятствует экспрессии bla_OXA-48, не давала ни резистентности, ни чувствительности к антибиотикам по сравнению с отсутствием плазмиды.

Авторы предположили, что для развития коллатеральной чувствительности необходим функциональный ген bla_OXA-48. Чтобы доказать это, они сначала использовали плазмиду pOXA-48_TET, в которой ген bla_OXA-48 заменен на ген резистентности к тетрациклину (tetC). Эта плазмида придавала штамму резистентность к тетрациклину и не повышала чувствительность к азитромицину и колистину.

После этого авторы клонировали bla_OXA-48 под контролем собственного промотера в плазмиду pUN4. Такая плазмида давала резистентность к β-лактамам и повышала чувствительность к азитромицину и колистину. То есть наличие функционального гена bla_OXA-48 — необходимое и достаточное условие развития коллатеральной чувствительности.

Исследователи проверили, будут ли другие β-лактамазы обладать подобным эффектом. Действительно, другие β-лактамазы повышали чувствительность к колистину, но не значимо, и снижали резистентность к азитромицину (значимо).

Этот эффект bla_OXA-48 проявлялся и при использовании других штаммов кишечной палочки, которые были изолированы у различных хозяев. Проверка клинических данных подтвердила, что резистентность к β-лактамам часто ассоциирована с чувствительностью к азитромицину и колистину, схожие результаты получили при анализе базы данных ATLAS (Antimicrobial Testing Leadership and Surveillance).

Авторы отмечают, что коллатеральная чувствительность снижает МИК довольно умеренно (в 2–8 раз), и нужно больше исследований, прежде чем этот эффект можно будет применять в клинической практике.

Устойчивость к одному антибиотику делает синегнойную палочку гиперчувствительной к другому