Ученые доказали, что малые дозы антибиотиков, не влияющие на рост и развитие туберкулезных микобактерий, способны вызвать у них лекарственную устойчивость.

При этом механизм ее формирования отличается от классического, когда возникают мутации в ДНК: воздействие лекарств стимулирует активность специфических генов, не меняя их структуры, но уже этого достаточно, чтобы получился суперпатоген.

Знания о происхождении лекарственной устойчивости могут помочь в разработке новых методов борьбы с болезнетворными бактериями. Результаты исследования, поддержанного Российским научным фондом (РНФ), опубликованы в журнале Biology.

Туберкулез входит в топ-10 причин смерти во всем мире, а возбудитель этого заболевания обнаруживается примерно у четверти населения земного шара, хотя и в «спящей форме».

Равно как и с другими патогенными микроорганизмами, в случае туберкулезных микобактерий имеет место лекарственная резистентность, то есть невосприимчивость к одному или даже нескольким препаратам.

Исследователи из Института экологии Российского университета дружбы народов, Института общей генетики имени Н.И. Вавилова и Башкирского государственного аграрного университета изучили влияние малых доз антибиотиков на формирование лекарственной устойчивости у микобактерий. В исследовании были задействованы непатогенные родственники возбудителя туберкулеза M. smegmatis mc2 155. Генетически они очень близки, однако у исследуемого штамма примерно вдвое больше генов, ответственных за нейтрализацию различных лекарственных средств.

Для проведения эксперимента были отобраны ключевые препараты противотуберкулезной терапии, отличающиеся друг от друга по химическому строению и механизму действия: канамицин, стрептомицин, офлоксацин и тетрациклин.. Чувствительность к антибиотику оценивали при помощи бумажных дисков, пропитанных растворами антибиотиков с разной концентрацией. Их клали в чашки с питательной средой и культурами микобактерий и наблюдали, смогут ли микроорганизмы выжить вокруг диска. M. smegmatis выращивали на питательной среде, добавляя разные дозы препаратов, затем сравнивали их рост с контрольным образцом без антибиотика. Авторы экспериментально выяснили, какие дозы антибиотиков не подавляют рост микобактерий, культивировали их при таких условиях, а потом проверили активность резистома.

Исследователи наблюдали значительное увеличение активности основного гена-регулятора устойчивости whiB7 под действием канамицина и офлоксацина; однако офлоксацин параллельно подавлял активность как минимум шести генов-регуляторов, а значит, он может провоцировать устойчивость только через активацию whiB7. Стрептомицин не проявлял какого-либо влияния на активность этих генов, но оказался «прививкой» к одному из наиболее используемых препаратов противотуберкулезной терапии – рифампицину. Канамицин повышал активность нескольких генов-регуляторов лекарственной устойчивости, а значит, его воздействие приводит к повышению сопротивляемости. При контакте с тетрациклином повышалась активность всех исследуемых генов, поэтому формировалась сопротивляемость по меньшей мере к девяти антибиотикам.

Кандидат биологических наук, доцент РУДН Алексей Ватлин: «Неконтролируемое использование антибиотиков в сельском хозяйстве, пищевом и фармацевтическом производстве приводит к их значительному накоплению в окружающей среде. Часто их концентрации малы, чтобы уничтожить микроорганизмы, но достаточны, чтобы вызвать лекарственную устойчивость. В этой работе мы показали, что сопротивляемость при этом может возникать не по классическим путям с приобретением мутаций, а за счет активации генов резистома. В дальнейшем мы планируем провести транскриптомное исследование штаммов микобактерий в различных условиях для понимания полной картины ответных реакций на малые дозы антибиотиков»,