Потребление антибиотиков и устойчивость к аминогликозидам

Устойчивость к антибиотикам была определена как одна из самых больших глобальных угроз здоровью. Из-за распространения устойчивости к антибиотикам все большее число инфекций, таких как пневмония и туберкулез, становится все труднее лечить. Длительное пребывание в больницах, увеличение расходов и рост смертности – вот некоторые из последствий устойчивости к антибиотикам. Однако новое исследование, опубликованное в журнале eLife, показало, что потребление антибиотиков не является основным фактором распространения устойчивости к аминогликозидам. Напротив, распространение устойчивости к антибиотикам по Европе в период с 1997 по 2018 год в основном объясняется обменом между экосистемами, например, импортом товаров или путешествиями.



Исследование предполагает, что одного только сокращения потребления антибиотиков может быть недостаточно, чтобы остановить распространение генов устойчивости к антибиотикам среди бактериальных популяций. Вместо этого интервенционные стратегии должны быть направлены на контроль обмена, особенно между экосистемами.



Аминогликозиды – это класс антибиотиков, которые имеют ограниченное клиническое применение у людей, но широко используются для лечения сельскохозяйственных животных. Их устойчивость представляет собой значительную угрозу для глобальной продовольственной безопасности. Исследование, проведенное Леа Прадье, бывшей аспиранткой Университета Монпелье, Франция, и Стефани Бедхомм, научным сотрудником CNRS, было посвящено генетическому, географическому и экологическому распределению устойчивости к аминогликозидам. На основе этой информации в исследовании был определен относительный вклад различных факторов, способствующих распространению устойчивости к антибиотикам.



Исследователи использовали вычислительный подход для анализа генетической информации более 160 000 бактериальных геномов в поисках генов, кодирующих ферменты, модифицирующие аминогликозиды (AME) – наиболее распространенный механизм устойчивости к аминогликозидам. Они обнаружили гены AME примерно в четверти проверенных геномов, в образцах со всех континентов (за исключением Антарктиды) и во всех исследованных биомах. Большинство бактерий, несущих гены AME, были обнаружены в клинических образцах (55,3%), образцах людей (22,1%) и фермерских образцах (12,3%).



Затем исследование сосредоточилось на распространении генов АМЕ по всей Европе в период с 1997 по 2018 год, когда были доступны наиболее подробные данные. В течение этого периода использование аминогликозидов оставалось относительно постоянным, но сильно различалось между странами. Сравнивая распространенность генов AME между странами с разным использованием аминогликозидов с течением времени, группа исследователей определила, что потребление аминогликозидов было лишь незначительным объясняющим фактором, с небольшим положительным или направленным влиянием на распространенность генов AME.



Вместо этого, обмен между людьми посредством торговли и миграции, а также обмен между биомами, объясняет большую часть распространения и поддержания устойчивости к антибиотикам при моделировании во времени, пространстве и экологии. Гены АМЕ могут переноситься через континенты с продуктами растительного и животного происхождения, международной торговлей и путешественниками. Затем они могут распространяться среди местных штаммов бактерий посредством горизонтального переноса генов – перемещения генетической информации между организмами. Пул генов АМЕ, отобранных из растений, диких животных и почвы, имел самое сильное совпадение с другими сообществами, что позволяет предположить, что эти биомы являются основными центрами распространения генов АМЕ либо путем горизонтального переноса генов устойчивости, либо путем перемещения устойчивых бактерий.



Исследование позволяет предположить, что основная причина распространения генов АМЕ – перемещение устойчивых к антибиотикам бактерий между экосистемами и биомами. Этому распространению способствуют мобильные генетические элементы, которые увеличивают вероятность того, что геном несет несколько копий одного и того же гена AME. Это увеличивает экспрессию переданных генов AME и позволяет бактериям развивать новые функции устойчивости к антибиотикам через дублированные последовательности.



Полученные результаты имеют важное значение для политики общественного здравоохранения, направленной на борьбу с устойчивостью к антибиотикам. Результаты показывают, что интервенционные стратегии, основанные только на сокращении использования антибиотиков, могут оказаться недостаточными для сдерживания распространения генов устойчивости к антибиотикам. Напротив, исследование предполагает, что более комплексный подход к контролю обмена между экосистемами, такими как товарные

eLife

Борьба с устойчивыми к антибиотикам бактериями обрела...

Новый спрей борется с инфекциями и устойчивостью к...

Апельсиновый сироп для пропитки

Почему же выбор пал на Тевкелева?

Работа мамы с малолетним ребенком

Новый революционный способ борьбы с устойчивостью к антибиотикам

Устойчивость к антибиотикам – это серьезная проблема здравоохранения, вызванная чрезмерным использованием антибиотиков. Это привело к появлению устойчивых к лекарствам бактерий, которые все труднее поддаются лечению. В последние годы исследователи добились значительных успехов в понимании того, как бактерии общаются друг с другом, что может помочь нам в борьбе с устойчивостью к антибиотикам.

Общение бактерий

Бактерии – это одноклеточные организмы, которые живут практически в любой среде на Земле. Как и людям, бактериям необходимо общаться друг с другом, чтобы координировать свою деятельность. В последние годы исследователи обнаружили, что бактерии используют различные механизмы для общения, включая химические и электрические сигналы.

Электрическая сигнализация у бактерий

Электрическая сигнализация является важнейшим аспектом бактериальной коммуникации. Бактерии используют электрические сигналы, чтобы общаться друг с другом и реагировать на сигналы окружающей среды. Это похоже на то, как общаются нейроны в человеческом мозге. Исследователи обнаружили, что некоторые бактерии могут генерировать электрические токи, которые они используют для общения с другими бактериями.

Управление электрическими сигналами бактерий

Исследователи из университетов Уорика и Миланского политехнического университета совершили большой прорыв в управлении бактериальными электрическими сигналами. Они разработали технику, которая использует свет для управления электрическими сигналами в бактериях. Этот метод предполагает использование молекулы под названием Ziapin2, которая связывается с бактериальными мембранами и изменяет свою структуру под воздействием света.

Исследователи обнаружили, что при воздействии сине-зеленого света бактерии демонстрируют электрическую картину, известную как гиперполяризация. Они показали, что Ziapin2 заставляет открываться специальные каналы, вызывая электрические изменения в бактериальных клетках. Этот метод может помочь исследователям лучше понять такие микробные явления, как межклеточная сигнализация, эффективность антибиотиков и устойчивость к противомикробным препаратам.

Потенциал световых методов в бактериях

Внедрение световых методов в бактерии может открыть новые и захватывающие пути для исследований. Этот подход может быть использован для создания бактериальных гибридов, способных воспринимать свет и выполнять полезные задачи, такие как доставка лекарств в труднодоступные места организма. Это может иметь важные последствия для разработки новых методов лечения инфекций, устойчивых к антибиотикам.
Бактериальная коммуникация – это увлекательная и быстро развивающаяся область исследований. Открытие того, как бактерии используют электричество для общения и реагирования на сигналы окружающей среды, имеет важные последствия для борьбы с устойчивостью к антибиотикам. Разработка метода управления электрической сигнализацией бактерий с помощью света – это большой прорыв, который может привести к разработке новых методов лечения инфекций, устойчивых к антибиотикам. Потенциал световых методов в бактериях для выполнения полезных задач, таких как доставка лекарств, является перспективным направлением для будущих исследований.

Вопросы и ответы

Что такое устойчивость к антибиотикам?
Устойчивость к антибиотикам – это серьезная проблема общественного здравоохранения, вызванная чрезмерным использованием антибиотиков. Это привело к появлению устойчивых к лекарствам бактерий, которые все труднее поддаются лечению.

Как бактерии общаются?
Бактерии используют различные механизмы для общения, включая химические и электрические сигналы. Электрическая сигнализация является важнейшим аспектом бактериальной коммуникации.

Что такое электрическая сигнализация у бактерий?
Электрическая сигнализация – важнейший аспект бактериальной коммуникации. Бактерии используют электрические сигналы, чтобы общаться друг с другом и реагировать на сигналы окружающей среды. Это похоже на то, как взаимодействуют нейроны в человеческом мозге.

Как мы можем контролировать электрические сигналы бактерий?
Исследователи разработали метод, позволяющий с помощью света управлять электрическими сигналами бактерий. Этот метод предполагает использование молекулы под названием Ziapin2, которая связывается с бактериальными мембранами и изменяет свою структуру под воздействием света.

Каков потенциал световых методов в бактериях?
Внедрение световых методов в бактерии способно открыть новые и захватывающие исследовательские маршруты. Этот подход может быть использован для создания бактериальных гибридов, способных воспринимать свет и выполнять полезные задачи, такие как доставка лекарств в труднодоступные места организма.

University of Warwick

Исследование показывает, как устойчивые к лекарствам бактерии выделяют токсины, предлагая цели для снижения вирулентности

Устойчивые к лекарствам бактерии представляют собой серьезную глобальную угрозу, и ученые ищут новые способы борьбы с этими смертоносными инфекциями. Новое исследование, проведенное ученым из Университета Мэриленда в сотрудничестве с Национальным институтом аллергии и инфекционных заболеваний, показало, как устойчивые к лекарствам бактерии выделяют токсины, предлагая новые цели для снижения вирулентности и предлагая потенциальную альтернативу традиционному лечению антибиотиками.



В этой статье мы рассмотрим результаты исследования, включая роль двух белков, которые позволяют метициллин-резистентному золотистому стафилококку (MRSA) выделять токсины. Мы также обсудим, как терапия, направленная на эти белки, может быть использована для обезвреживания MRSA, делая его менее смертоносным и, возможно, даже безвредным, при этом снижая риск развития устойчивости к антибиотикам. Кроме того, мы рассмотрим последствия этого исследования для лечения других бактериальных инфекций.

Угроза устойчивости к противомикробным препаратам

Устойчивость к противомикробным препаратам – это значительная глобальная угроза общественному здравоохранению, которая была определена Всемирной организацией здравоохранения как одна из 10 главных угроз. Это явление возникает, когда бактерии развивают устойчивость к противомикробным препаратам, делая их неэффективными. Когда лекарственное лечение уничтожает некоторые, но не все бактериальные клетки, оставшиеся клетки, как правило, обладают некоторой естественной устойчивостью. В результате, если у них есть шанс повторно заселиться, следующая инфекция будет сильнее перед лицом антибиотиков. Этот процесс привел к развитию таких супержуков, как MRSA и туберкулез с множественной лекарственной устойчивостью.

Новый подход к лечению инфекций

Исследование, проведенное под руководством Сета Дики, доцента факультета ветеринарной медицины UMD, предполагает, что для борьбы с инфекциями, устойчивыми к лекарствам, можно использовать альтернативный подход к традиционному лечению антибиотиками. Вместо того чтобы пытаться уничтожить бактерии полностью, снижение вирулентности при инфекциях, устойчивых к лекарствам, может стать эффективным альтернативным подходом к лечению.

Вирулентность – это мера способности микроба вызывать заболевания. Исследование показало, что два белка в MRSA позволяют бактерии выделять токсины, от которых люди заболевают. Понимание этих механизмов и воздействие на белки-транспортеры, позволяющие выделять токсины, позволит разработать терапию, способную обезвредить MRSA, сделав его менее смертоносным и, возможно, даже безвредным. Такой подход также может снизить риск развития устойчивости к антибиотикам.

Роль белков-транспортеров

Предыдущая работа Дики и других специалистов показала, что два белка служат в качестве паромов для переноса молекул токсина через клеточную мембрану бактерий во внешнюю среду. Однако было неясно, почему существует два белка-транспортера и как они функционируют. Без этого понимания ученые не могли разработать терапию для предотвращения выделения токсинов.

Дикки и его команда удалили каждый тип транспортера с помощью генной инженерии и наблюдали за тем, как клетки MRSA выделяют токсины. Они обнаружили, что один белок-транспортер собирает гидрофильные токсины, плавающие в цитоплазме клетки, и переносит их через клеточную мембрану. Когда этот транспортер отсутствовал, гидрофильные токсины продолжали накапливаться внутри клеток MRSA, где они были безвредны как для MRSA, так и для любого потенциального хозяина.



Когда команда удалила второй белок-транспортер, в клетке стали накапливаться гидрофобные токсины. Эти токсины имеют тенденцию самостоятельно перемещаться из водянистой цитоплазмы и задерживаться в более жирной клеточной мембране, где токсины MRSA и наносят свой вред как клеткам хозяина, так и клеткам MRSA. Без второго белка-транспортера клетки MRSA повреждаются собственными гидрофобными токсинами.

Последствия для лечения других бактериальных инфекций

Результаты исследования имеют последствия не только для MRSA. Когда исследователи изучили геномы ряда других бактерий, они обнаружили, что многие из них имеют гены для производства двойной системы транспортных белков, подобной той, которую они обнаружили у MRSA. Это позволяет предположить, что будущие терапевтические препараты, нацеленные на один транспортный белок.

University of Maryland

Исследование эволюционных истоков устойчивости бактерий к антибиотикам

В постоянно развивающейся борьбе с бактериальными инфекциями устойчивость к антибиотикам стала серьезной проблемой. Новаторское исследование, проведенное доктором Сальвадором Альмагро-Морено, микробиологом из Медицинского колледжа UCF, проливает свет на эволюционное происхождение устойчивости бактерий к противомикробным препаратам (AMR). Сосредоточив внимание на бактерии, вызывающей холеру, Vibrio cholerae, исследования доктора Альмагро-Морено направлены на выявление условий, необходимых для развития у инфекционных агентов устойчивости к антибиотикам.

Тайна устойчивости к противомикробным препаратам в популяциях бактерий

Хотя широко признано, что устойчивость к противомикробным препаратам представляет собой значительную угрозу для здоровья населения, конкретные процессы, которые приводят к возникновению AMR в популяциях бактерий, остаются малоизученными. Чтобы разгадать эту тайну, доктор Альмагро-Морено и его команда изучили генетические варианты белка под названием OmpU, который содержится в бактериальных мембранах.

Выявление мутаций OmpU, ответственных за резистентность

Используя вычислительные и молекулярные подходы, исследователи обнаружили, что определенные мутации OmpU в Vibrio cholerae приводят к устойчивости к различным противомикробным препаратам. Интересно, что эта устойчивость распространяется на антимикробные пептиды, которые служат защитными механизмами в кишечнике человека. С другой стороны, некоторые варианты OmpU не обладали такими защитными свойствами, что делает белок идеальным кандидатом для изучения конкретных процессов, которые позволяют бактериям развивать устойчивость к противомикробным препаратам.

Сравнение устойчивых и чувствительных вариантов для раскрытия механизма

Сравнивая устойчивые к антибиотикам и чувствительные варианты OmpU, исследователи определили конкретные компоненты OmpU, связанные с возникновением устойчивости к антибиотикам. Кроме того, они обнаружили, что генетический материал, кодирующий эти варианты, а также связанные с ними признаки, могут передаваться между бактериальными клетками. Этот вывод подчеркивает потенциальный риск распространения AMR в популяциях, подверженных воздействию антибиотиков.

Разработка новых терапевтических средств для борьбы с устойчивыми инфекциями

Более глубокое понимание механизмов возникновения мутаций может проложить путь к разработке более эффективных терапевтических средств для борьбы с устойчивыми инфекциями. Помимо изучения генетического разнообразия экологических популяций, доктор Альмагро-Морено также исследует потенциальные факторы окружающей среды, такие как загрязнение и потепление океана, как возможные факторы, способствующие появлению устойчивых бактерий.

Холера: Глобальная угроза здоровью с далеко идущими последствиями

Холера, острое диарейное заболевание, вызываемое Vibrio cholerae, связано с загрязненными источниками воды и пищи. Ежегодно этим заболеванием страдают до 4 миллионов человек во всем мире, а тяжелые случаи могут привести к смерти в течение нескольких часов. Следовательно, понимание эволюционного происхождения устойчивости к антибиотикам у бактерий, вызывающих холеру, имеет значение не только для общественного здравоохранения, но и для глобальной безопасности здоровья.

Заключение

Новаторское исследование доктора Сальвадора Альмагро-Морено об эволюционном происхождении устойчивости к противомикробным препаратам у Vibrio cholerae дает ценное представление об условиях, необходимых для развития у бактерий устойчивости к антибиотикам. Определяя конкретные мутации OmpU и связанные с ними механизмы, это исследование способствует лучшему пониманию AMR в бактериальных популяциях. В конечном итоге, такие исследования помогут направить разработку новых терапевтических средств и стратегий для борьбы с инфекциями, устойчивыми к антибиотикам, смягчая глобальную угрозу здоровью, которую представляет собой устойчивость к противомикробным препаратам.

University of Central Florida