Выяснено, как антибиотики помогают бактериям ускорить развитие резистентности.
Устойчивость бактериальной клетки к противомикробным препаратам возникает в результате мутации de novo или за счет горизонтального переноса генов, когда патогенные микроорганизмы физически обмениваются генетическими элементами друг с другом.
Все больше данных свидетельствует о том, что антибиотики способны изменять метаболизм бактериальной клетки, вызывая биоэнергетический стресс, что в ряде условий приводит не к гибели бактерии, а к развитию резистентности.
Учёные из Университета Ратгерс в опытах с E. coli искусственно занизили энергетический статус клетки — снижали уровень АТФ или НАДН, что усиливало клеточное дыхание и выработку агрессивных молекул — активных форм кислорода (АФК).
Следующим этапом было сравнение влияния ципрофлоксацина на клетки, находящиеся в условиях биоэнергетического стресса, и наблюдение за дальнейшим развитием событий. Как оказалось, под действием препарата увеличилось накопление 8-оксо-2′-дезоксигуанозина — вещества, образующегося при повреждении ДНК и ускоряющего скорость мутаций, — что стимулировало возникновение устойчивости.
Таким образом, ципрофлоксацин оказался катализатором развития антибиотикорезистентности.
Кроме того, биоэнергетический стресс индуцировал второй вариант реакции — строгий ответ — процесс, обеспечивающий выживание бактериальных клеток в неблагоприятных условиях за счет экономии ресурсов. Это привело к увеличению образования персистирующих клеток.
Более подробно процесс развития устойчивости и персистенции отражен на схеме:
По словам авторов, результаты исследования расширяют понимание не только механизмов антибактериальной резистентности, но и может стать отправной точкой к разработке молекул, которые способны «смягчать» биоэнергетический стресс. Предполагается, что «смягчение» позволит предотвратить развитие спасительной SOS-реакции, и клетка не сразу «заметит» угрозу, что в итоге приведет ее к гибели.
Источник: https://www.nature.com/articles/s41467-025-60302-6#Sec9
