Cât de repede poate evolua rezistența la antibiotice?

Rezistența la antibiotice este una dintre cele mai mari provocări ale sănătății globale. Cele mai puternice antibiotice ale noastre devin mai puțin eficiente pe măsură ce bacteriile suferă mutații și dezvoltă noi strategii de apărare împotriva acestor medicamente. Deci, cât de repede pot bacteriile să dezvolte rezistență la antibiotice?

Deși depinde de specia de bacterii și de mulți alți factori, „în esență poate fi instantaneu la câteva zile de evoluție”, Mark Blaskovichun chimist medicinal și co-fondator al Centrului pentru Soluții Superbug de la Universitatea Queensland din Australia, a declarat pentru Live Science. „Presiunea de selecție care duce la noi mutații care sunt capabile să ofere rezistență se poate întâmpla într-o generație sau în punctul de dublare”.

Unele bacterii, cum ar fi Escherichia colise poate împărți sau dubla la fiecare 20 de minute. Deoarece se reproduc atât de rapid, ei tind să transmită mai multe modificări genetice în timpul fiecărei dublari în comparație cu organisme mai complexe, cum ar fi oamenii, ale căror celule se divid aproximativ la fiecare 24 de ore. Aceasta înseamnă că o mutație care ajută bacteriile să evite antibioticele poate fi transmisă descendenților lor sau altora din populație în acel interval de timp, a spus Blaskovich.

Probabilitatea de a dezvolta rezistență la antibiotice depinde și de tipul de bacterii și antibiotice. Multe antibiotice trebuie să intre în celule pentru a fi eficiente. Din această cauză, bacteriile Gram-negative, care au un membrana celulară exterioarătind să fie mai rezistente decât bacteriile Gram-pozitive datorită stratului adăugat de protecție.

În 2016, cercetătorii de la Institutul de Tehnologie Technion-Israel și de la Școala de Medicină Harvard au umplut o masă de dimensiuni vase Petri cu E. coli bacterii și antibiotic trimetoprimcare în mod normal ucide bacteriile care provoacă infecții ale tractului urinar. Ei au împărțit vasul Petri masiv în nouă secțiuni, cu concentrații de antibiotice în fiecare secțiune variind între zero și 1.000 de ori doza letală pentru E. coli.

Înrudit: „Superbacterii” periculoase reprezintă o amenințare din ce în ce mai mare, iar antibioticele nu le pot opri creșterea. Ce poate?

Oamenii de știință au descoperit că, în doar 11 zile, întreaga populație a dobândit mutații care au făcut-o rezistentă chiar și la cea mai mare concentrație de antibiotic testată în experiment.

Dar aceasta este la nivel de populație, a remarcat Blaskovich. Cu un studiu ca acesta, „pierdeți nuanțele a ceea ce se întâmplă în interiorul celulelor individuale din acea populație”, a spus el.

În plus, atunci când antibioticele eșuează în clinică, este de obicei din cauza creșterii bacteriilor care au deja gene de rezistență, spre deosebire de bacteriile care dezvoltă noi mutații de rezistență la antibiotice pe parcursul tratamentului, a spus Blaskovich. Deci, la pacienții reali, ar putea dura și mai puțin timp pentru ca o populație de bacterii să devină rezistentă decât a făcut-o în experimentul cu placa Petri, a spus el.

Ocazional, un număr mic de bacterii pot supraviețui antibioticelor mai bine decât celelalte din populație. Aceste bacterii „în formă” probabil cresc mai bine decât restul populației.

Sunt patru moduri comune bacteriile pot dobândi rezistență la antibiotice: modificându-și pereții celulari pentru a opri antibioticele să intre în celule, prin pomparea antibioticelor din celule, prin schimbarea proteinei bacteriene pe care antibioticul o ținte și prin producerea de enzime care dezactivează antibioticul.

Fiecare dintre aceste mecanisme necesită o perioadă diferită de timp pentru a evolua, a spus Blaskovich. De exemplu, antibioticele care se leagă de o țintă bacteriană controlată de o singură genă ar putea alimenta mutația rapidă, mai ales atunci când mutația nu interferează cu funcția internă a organismului. Pe de altă parte, dacă rezistența la antibiotic necesită modificări care inhibă funcțiile critice ale bacteriilor, rezistența ar putea dura mult mai mult să apară.

O modalitate prin care oamenii de știință și clinicienii depășesc rezistența la antibiotice este utilizarea unei combinații de medicamente cu diferite mecanisme de acțiune. În acest fel, fiecare antibiotic va avea o influență mai mică asupra evoluției unui anumit mecanism de rezistență.

„În ultimii 20 până la 30 de ani, înțelegem mai bine proprietățile care permit antibioticelor să pătrundă în interiorul bacteriilor”, a spus Blaskovich. „Cel mai mare obstacol, într-adevăr, pentru dezvoltarea antibioticelor este doar lipsa oamenilor care o fac”.

Kristel este un scriitor științific stabilit în SUA, cu un doctorat în chimie de la Universitatea din New South Wales, Australia. Ea deține un master în comunicare științifică de la Universitatea din California, Santa Cruz. Lucrarea ei a apărut în Drug Discovery News, Science, Eos și Mongabay, printre alte puncte de vânzare. Ea a primit premiile Eric și Wendy Schmidt din 2022 pentru excelență în comunicarea științifică.