Vyvážení měděných antimikrobiálních látek k boji proti rezistenci na antibiotika

Měď se objevila jako spojenec v bitvě proti bakteriím rezistentním na antibiotika. Například kapaliny síranu mědi byly použity od 17. století k kontrole plísňových infekcí ve vinicích, sadech a mnoha jiných druzích zemědělských prostředí. Měděné povrchy se nyní často používají ve zdravotnictví, aby pomohly udržovat zařízení sterilní. Ale příliš mnoho dobré věci může vytvořit samotný problém, který se snaží vyřešit.

Podle nového výzkumu zveřejněného v evoluci, medicíně a veřejném zdraví mikrobiologové UCLA zjistili, že těžké používání měděných antimikrobiálních látek může také řídit Antibiotická rezistence v bakteriích. Odolnost se však rychle snižuje bez expozice mědi, což naznačuje, že měď může pomoci snížit rezistenci na antibiotika, pokud by se střídala s jinými opatřeními.

„Některé publikované výzkumy ukazují, že přechod na měď nemusí nutně řešit problém s rezistencí na antibiotiku. Chtěli jsme vědět, co by se stalo s bakteriemi v prostředích, kde by silné využití mědi, jako je pesticidy na bázi mědi a fungicidy v zemědělství, v průběhu času vyvolalo evoluční tlak na bakterie,“ řekl první autor Sada Boyd-Vorsah, který vedl výzkum v unclarálním lékaři. „Zjistili jsme, že bakterie, které se vyvíjejí rezistencí na měď, se také staly rezistentními na antibiotika, pravděpodobně proto, že používají biologické dráhy, které jim pomáhají odolávat mědi, aby odolávaly také antibiotikům.“

Kmeny bakterií, které nelze zabít antibiotiky, představují vážnou hrozbu pro schopnost medicíny léčit infekční onemocnění. Objeví se rezistentní kmeny, protože několik jedinců v bakteriální populaci nevyhnutelně přežije silný průběh antibiotik a předává následné generace rysů, které jim pomohly zůstat naživu. Tento proces, který biologové nazývají přirozený výběr, zajišťuje, že vlastnosti, které pomáhají jednotlivcům přežít a reprodukovat, se stanou natolik běžnými, že populace může přetrvávat tváří v tvář tlaku z životního prostředí.

Stejně jako antibiotika může cokoli, co se používá k zabíjení mikrobů, což jsou organismy, jako jsou bakterie, viry, kvasinky a houby, může vytvořit nepřátelské prostředí, které pohání rezistenci. To může zahrnovat chemikálie, kovy, extrémní teplo a chlad.

„V předchozím výzkumu naše laboratoř ukázala, že cesta, která pomáhá bakteriím vypořádat se s velmi starobylým stresorem, což je extrémní teplota, by mohla být cestou, se kterou se zabývají antibiotiky,“ řekla odpovídající autorka Pamela Yeh, která je profesorem ekologie a evoluční biologie UCLA. „Protože se tato cesta vyvíjela už dávno, je pravděpodobně běžná pro mnoho typů bakterií.“

Metodika pro studii

Tým pěstoval kolonie E. coli Bakterie v Petriho jídelních jídlech a vystavily je síranu měďnice, což je běžný dezinfekční prostředek a fungicid. Přežilo pouze 8 z původních 50 populací a z nich byly pěstovány následné generace a znovu vystaveny mědě, aby se vyvinuly populace odolné vůči mědi. Dále testovali bakterie rezistentní na měď s řadou běžných antibiotik a zjistili, že také odolávali antibiotikům.

Genetická analýza ukázala, že bakterie rezistentní na měď se vyvinuly 477 genetických mutací, které nebyly nalezeny u kontrolních populací. Některé z těchto mutací byly, ne překvapivě, u genů spojených s rezistencí na kov, ale nikoli o rezistenci na antibiotiku. Výsledek zálohuje předchozí zjištění laboratoře Yeh, že bakterie používají stejné cesty k vyrovnání s více stresory a naznačuje, že antibiotická rezistence může být poháněna jinými environmentálními tlaky než samotná antibiotika.

„Even though copper antimicrobials are becoming more common, copper-resistant bacteria are not yet common. But it’s useful to know that if they become resistant to copper, they will likely also be resistant to antibiotics. Copper is still a great antimicrobial, but (we) just need to be mindful (of) how we use it, because we don’t want to end up with a similar situation to the one we have now,“ said Boyd-Vorsah, kdo je nyní hostujícím docentem na Winston-Salem State University.

K překvapení vědců však bakterie začaly ztrácet rezistence po pouhých sedmi dnech bez expozice mědi. U některých populací rezistence klesla, ale stále zůstala vysoká, zatímco u jiných klesla na základní úroveň, což ukazuje, že mezi rezistentní populace bylo určité množství genetické variability.

Střídáním použití mědi s jinými antimikrobiálními látkami by mělo být možné je použít k řízení mikrobů bez odolnosti proti řízení, uvedli vědci. Ačkoli výzkum byl proveden v E. coliVědci uvedli, že zjištění se pravděpodobně vztahuje na mnoho jiných druhů bakterií.

„Nevidím žádný důvod, proč bychom neočekávali, že se jedná o zobecnitelný vzorec, který by mohl být nalezen v mnoha, možná i ve všech druzích bakterií, protože mechanismy, které poskytují rezistenci, jsou pravděpodobně evolučně velmi starověké,“ řekl Yeh.