Jak vzniká rezistence k antibiotikům
Tým vedený Jamesem Collinsem z Harvard University revidoval ve studii zveřejněné ve vědeckém časopisu Molecular Cell tradiční představu „pasivního“ vzniku rezistence. Podle tohoto schématu vznikají v dědičné informaci patogenů spontánně mutace anebo u nich dochází zcela náhodně k horizontálním přenosům genů. Pokud se tímto způsobem domůže mikroorganismus zvýšené odolnosti k léku, dostává se do evoluční výhody a rychle nahradí formy, které rezistenci postrádají.
Před šesti lety odhalil španělský mikrobiolog Jesús Blázquez skutečnost, že u mikroorganismů vystavených stresovým podnětům někdy významně narůstá počet mutací. Blázquez označil tento fenomén jako hypermutabilitu.V některých případech jsou mikroorganismy, jež prošly stavem hypermutability, zvýšeně rezistentní ke stresovým podnětům.
Blázquez se domníval, že se navozená hypermutabilita může podílet na vzniku rezistence k antibiotikům. Ve prospěch této teorie svědčilo i tehdejší zjištění Collinsova týmu, že působením antibiotik mohou v tkáních vznikat volné kyslíkové radikály. Koncentrace takto vzniklých volných kyslíkových radikálů dostačuje při vysokých dávkách antibiotika k závažnému poškození DNA mikroorganismu, a to jej zahubí.
V nové studii se zaměřil Collins na efekt suboptimálních dávek antibiotik. Na bakterii Escherichia coli testovali vědci norfloxacin, amicilin a kanamycin. Také suboptimální dávky těchto antibiotik zvyšovaly produkci volných kyslíkových radikálů a vyvolávaly mutace v genomu bakterie. Nejúčinnější se v tomto ohledu ukázal norfloxacin, který v suboptimálních dávkách zvyšoval četnost mutací na osminásobek běžných hodnot. V důsledku takto navozených mutací vznikaly kmeny E. coli vykazující zvýšenou rezistenci k antibiotikům. Zdaleka nešlo jen o antibiotika, jejichž účinku byla bakterie přímo vystavena. Spektrum rezistencí bylo podstatně širší. Antibiotika tedy nejsou jen faktor, který napomáhá selekci spontánně vzniklých mutací, ale přímo se na vzniku mutací podílejí.
Studie týmu vedeného Paulem Doetschem z E mory University zveřejněná v prestižním vědeckém časopisu Proceedings of the National Academy of Sciences odhalila mechanismus, jenž dovoluje patogenním bakteriím přežít i s vážnými defekty dědičné informace. Při pokusech in vitro se už mnohokrát ukázalo, že transkripce genů do struktury RNA prostřednictvím RNA‑polymerázy je velice citlivá na delece jednotlivých bazí DNA. Když narazí polymeráza na poškozené místo DNA, pak je nepřepíše do struktury RNA. Sekvence odpovídající poškozenému místu z řetězce RNA zmizí. Taková RNA pak není funkční. Doetsch však zjistil, že v bakteriálních buňkách probíhá přepis poškozené DNA odlišně.
Když RNA‑polymeráza narazí na řetězci DNA na poškozené místo, pak pokračuje v syntéze RNA tak, že použije náhodně zvolenou bazi. Může tak vzniknout nová varianta RNA, podle níž se může vytvořit zcela funkční protein. Jak prokázal Collinsův tým, dochází k takové náhodné opravě při přepisu poškozené dědičné informace i u bakterií vystavených účinku antibiotik. Jde zřejmě o další z mechanismů, jakým mohou patogenní bakterie získat rezistenci k lékům.
Zdroj: Medical Tribune