Природна резистентність

Клостридія діфіціле Clostridium difficile під потужним мікроскопом. Ця бактерія природно стійка до багатьох антибіотиків і викликає у людей сильну діарею. Зображення від CDC.

Деякі бактерії природним чином оснащені захисними засобами проти антибіотиків. Одним із захистів певних бактерій є хімічна речовина, яка руйнує молекулу антибіотика. Коли антибіотик знаходиться поблизу бактерій, вони вивільняють свій хімічний захист, що спричиняє припинення дії антибіотика. Інший спосіб захистити себе - це зміна деяких власних білків так, щоб антибіотик не міг торкнутися зовнішньої частини тіла їхньої клітини. Наприклад, багато антибіотиків намагаються зачепитися за рецептори бактерій - молекули, які розташовані зовні клітини і сприймають сигнали. Деякі з цих бактерій можуть змінювати форму своїх рецепторів, так що антибіотик не може зв’язуватися з ними. Якщо він не може приєднатися, то й не може їх вбити.

Існує дуже поширений вид стійких до антибіотиків бактерій під назвою Клостридія діфіціле Clostridium difficile, які викликають у людей сильну діарею. C. diff використовує як хімічний захист, так і захисну зміну форми і має тенденцію розростатися у людей, які приймають антибіотики проти інших бактерій.

Генетична мутація

Іноді, коли бактерія розмножується, випадкова помилка в ДНК бактерії створює ген, який надає їй стійкості до антибіотиків. Щоразу, коли відбувається явище розмноження, є ймовірність виникнення мутації. Оскільки бактерії БАГАТО розмножуються, існує більша ймовірність виникнення подібної мутації.

Це один із двох різних штамів бактерій, які розвинули особливі типи резистентності до ванкоміцину. Зображення від CDC.

Одним із видів бактерій, у яких це сталося, є ванкоміцин-резистентні ентерококи (Vancomycin-resistant Enterococci - VRE), штам бактерій, стійких до антибіотика під назвою ванкоміцин. VRE існує вже більше тридцяти років, і вони дуже добре вивчені. Насправді вчені змогли згрупувати різні штами VRE відповідно до того, як вони захищаються від ванкоміцину. Два типи, що звуться VanA і VanB, отримали резистентність, коли мутувала їхня ДНК. Ця мутація дала бактеріям здатність захищатися від молекули ванкоміцину.

Горизонтальний перенос генів

Деякі бактерії набувають резистентності, коли їм «надає» ген інша бактерія за допомогою процесу, який називається горизонтальним переносом генів (horizontal gene transfer - HGT). Є три способи здійснення HGT.

1. Трансдукція. Це відбувається, коли вірус атакує бактерію і викрадає частину її ДНК. Згодом цей вірус може атакувати іншу бактерію та скинути їй ці гени.
2. Трансформація. Іноді трапляються гени, що плавають в середовищі бактерії. Бактерія може поглинати їх та додавати до власної ДНК.
3. Кон’югація.  Дві бактерії можуть обмінюватися генами шляхом короткого злиття одна з одною, надсилаючи гени через з’єднання.

Горизонтальний перенос генів може відбуватися трьома основними шляхами. Натисніть, щоб дізнатися більше.

Гени, які бактерія отримує через HGT, не завжди є «резистентними» генами , але коли вони є, це значно підвищує ризик поширення стійких до антибіотиків бактерій серед нашої популяції.

Небезпечна, але також дуже поширена бактерія під назвою карбапенем-резистентна ентеробактерія (Carbapenem-resistant Enterobacteriaceae - CRE) відома своєю здатністю поширювати «резистентні» гени  через HGT. CRE може викликати інфекції в нашому кровотоку, ранах і сечовивідних шляхах і є однією з бактерій, яку найважче знищити, тому що вона може пережити дію майже всіх антибіотиків.