Серьезной проблемой лечения бактериальных инфекций является возникновение у бактерий резистентности к антибиотикам, причем в некоторых случаях — сразу к нескольким. В ранних исследованиях ученые концентрировали свое внимание на ситуациях, когда в небольших субпопуляциях бактерий устанавливался постоянный уровень нечувствительности к антибиотику. Однако, по мнению ученых из Вермонтского университета (Берлингтон, Вермонт, США), главным остается вопрос о том, может ли стохастическое (случайное) распределение экспрессии генов приводить к разному уровню устойчивости в отдельных клетках. Результаты их исследования, посвященного этой тематике, опубликованы в журнале Scientific Reports.
В экспериментах ученые использовали штамм кишечной палочки E.coli К-12 MG1655, который обрабатывали антибиотиком карбенициллином, ингибирующим формирование клеточной стенки бактерий. При этом ученые наблюдали за уровнем экспрессии гена MarA, способствующего развитию устойчивости к антибиотикам. Для визуализации этого процесса использовали флуоресцентные белки.
Результаты наблюдений показали, что на клеточном уровне сопротивляемость отдельных бактерий подчиняется стохастическому распределению. При этом у некоторых клеток иногда степень сопротивляемости сильно повышалась даже в отсутствие антибиотиков. Таким образом, при неожиданной обработке антибиотиком колония сможет в будущем восстановиться из нескольких клеток.
Поскольку активация каскадов защитных реакций является достаточно энергетически затратной, авторы исследования считают, что таким образом бактерии экономят энергию популяции в целом. Понимание поведения бактерий в отношении защиты от антибиотиков способствует разработке более эффективной методики лечения в тех случаях, когда стандартные курсы уже не работают. По мнению ученых, вариации в длительности и частоте применения лекарств помогут «выждать» подходящий момент и полностью уничтожить колонию.
В экспериментах ученые использовали штамм кишечной палочки E.coli К-12 MG1655, который обрабатывали антибиотиком карбенициллином, ингибирующим формирование клеточной стенки бактерий. При этом ученые наблюдали за уровнем экспрессии гена MarA, способствующего развитию устойчивости к антибиотикам. Для визуализации этого процесса использовали флуоресцентные белки.
Результаты наблюдений показали, что на клеточном уровне сопротивляемость отдельных бактерий подчиняется стохастическому распределению. При этом у некоторых клеток иногда степень сопротивляемости сильно повышалась даже в отсутствие антибиотиков. Таким образом, при неожиданной обработке антибиотиком колония сможет в будущем восстановиться из нескольких клеток.
Поскольку активация каскадов защитных реакций является достаточно энергетически затратной, авторы исследования считают, что таким образом бактерии экономят энергию популяции в целом. Понимание поведения бактерий в отношении защиты от антибиотиков способствует разработке более эффективной методики лечения в тех случаях, когда стандартные курсы уже не работают. По мнению ученых, вариации в длительности и частоте применения лекарств помогут «выждать» подходящий момент и полностью уничтожить колонию.