Antibioticele trebuie să omoare bacteriile, însă medicamentele pot, uneori, să ofere microbilor un avantaj neașteptat. Un studiu al cercetătorilor de la Universitatea Rutgers din Statele Unite arată că ciprofloxacina, un medicament utilizat pentru tratarea infecțiilor tractului urinar, aruncă bacteria Escherichia coli (E. coli) într-o criză energetică ce salvează numeroase celule de la moarte și accelerează evoluția rezistenței bacteriene.
Cercetătorii s-au concentrat pe adenozintrifosfat (ATP), combustibilul molecular al celulelor. Atunci când nivelurile de ATP se prăbușesc, celule se confruntă cu un „stres bioenergetic”. Pentru a imita acest stres, oamenii de știință au proiectat tulpini de E. coli cu drenaje genetice care ardeau constant ATP sau nicotinamid-adenin-nucleotidul (NADH). Apoi tulpinile bacteriene modificate și cele normale au fost expuse la ciprofloxacină.
Rezultatele au surprins cercetătorii. Medicamentul și drenajele genetice au dus la reducerea cantități de ATP, dar în loc de a fi încetinită, bacteria a prins viață. Procesul de respirație s-a intensificat, iar celulele au produs mai multe molecule de oxigen reactive ce pot vătăma ADN-ul. Această frenezie a produs două rezultate tulburătoare.
În primul rând, au supraviețuit mai multe celule bacteriene. De zece ori mai multe celule stresate au rezistat la o doză letală de ciprofloxacină, comparativ cu grupul de control nestresat. Aceste celule rezistente, numite celule persistente, rămân ascunse până când medicamentul dispare, apoi revin pentru a declanșa o nouă infecție.
În al doilea rând, celulele bacteriene stresate au suferit mai multe mutații în sensul dezvoltării rezistenței la antibiotice.
În timp ce bacteriile persistente mențin infecțiile la un nivel redus, rezistența genetică poate face un medicament complet inutil. Cercetătorii au supus E. coli unor doze crescânde de ciprofloxacină și au descoperit că bacteriile stresate au atins pragul de rezistență mai devreme decât celulele normale. Secvențierea ADN-ului și testele clasice de mutație au indicat deteriorarea oxidativă și repararea predispusă la erori ca fiind vinovate.
Măsurătorile preliminare arată că gentamicina și ampicilina consumă și ele ATP-ul, pe lângă ciprofloxacină. Efectul de stres poate afecta agenți patogeni foarte diferiți, inclusiv agentul patogen Mycobacterium tuberculosis, care este foarte sensibil la șocurile ATP.
Dacă lucrurile stau așa, descoperirea aruncă o nouă lumină asupra unei amenințări globale. Rezistența la antibiotice contribuie deja la 1,27 milioane de decese pe an. Strategiile care ignoră consecințele metabolice ale tratamentului ar putea omite o pârghie-cheie.
Descoperirile sugerează necesitatea câtorva schimbări în privința dezvoltării și utilizării antibioticelor. În primul rând, trebuie să se examineze antibioticele candidate pentru a identifica efecte secundare neintenționate care consumă energie. În al doilea rând, trebuie să se asocieze medicamentele existente cu substanțe anti-evoluție care blochează căile de stres sau elimină radicalii de oxigen suplimentari. În al treilea rând, trebuie să se reconsidere instinctul de a elimina infecțiile cu cea mai mare doză posibilă. Studiile anterioare și noile date sugerează că nivelurile extreme pot declanșa chiar stresul ce protejează bacteriile.
Sursa: Science Daily