Půdní bakterie skrývají odpověď na šíření antibiotické rezistence superbakterií

Bakteriální resistence k novým antibiotikům je strašák současné medicíny. Bakterie si dokáží velice rychle předávat geny kódující tuto rezistenci a stále častěji se objevují tzv. superbakterie, na které nezabírají žádná podávaná antibiotika. Odpověď, proč tomu tak je, přináší nová studie zaměřená na půdní bakterie.

Půdní bakterie mají obrovské množství genů pro boj s antibiotiky. Nová studie vědců z Washington University School of Medicine in St. Louis však ukazuje, že se tyto geny nešíří mezi půdními bakteriemi moc dobře. Studie ukazuje, že většina rezistentních genů půdních bakterií zřejmě nepřispívá k antibiotické rezistenci u infekčních bakterií.

Vědci doufají, že to, co se naučí od půdních bakterií, pomůže identifikovat způsoby, jak zpomalit šíření genů mezi infekčními bakteriemi, a omezit tak šíření nebezpečných tzv. „superbakterií“, které dokáží odolat většině známých antibiotik.

Výsledky tým pod vedením doktora Gautama Dantase publikoval letos v květnu v prestižním časopise Nature. „Půdní bakterie mají strategie, jak bojovat proti antibiotikům a my teprve začínáme chápat, jak tento proces funguje,“ říká doktor Dantas. „Cílem našeho výzkumu je zjistit, jak zabránit šíření genů kódujících antibiotickou rezistenci a zpomalit nebo lépe zastavit jejich šíření v populaci patogenních bakterií.“

Většina antibiotik, které se používají v boji proti patogenním bakteriím, byly získány právě z půdních mikroorganismů, které je využívají jako zbraně při neustálém boji o živiny a o přežití s ostatními bakteriemi. Například penicilin, první úspěšné antibiotikum, bylo poprvé izolováno ve třicátých letech minulého století anglickými vědci z houby Penicillium notatum.

Ovšem časté používání penicilinu a dalších antibiotik zřejmě přinutilo bakterie vylepšit strategie jak odolávat těmto lékům. Například USA vynakládá 20 miliard dolarů ročně pro boj s bakteriálními infekcemi, které odolávají běžné antibiotické léčbě.

V nové studii vědci analyzovali bakteriální DNA z 18 půdních vzorků odebraných ze zemědělských a lučních půd v Minnesotě a Michiganu.

S využitím nové metody, kterou pomáhali vyvinout, vědci izolovali malé fragmenty DNA z půdy, ve kterých se snažili nalézt geny přenášející antibiotickou rezistenci.

Další vědci z týmu identifikovali části genetického kódu, které bakteriím umožňují sdílet rezistentní geny. Aby se gen šířil, musí být na molekule DNA v blízkosti tzv. mobilního elementu. Přibližně 3000 genů kódujících resistenci, které vědci identifikovali, však nebyly překvapivě v blízkosti známých mobilních elementů.

Vědci dále zjistili, že geny kódující rezistenci jsou přítomny pouze ve specifických půdních bakteriích, což zřejmě vede k jejich malé schopnosti se šířit. Zcela opačná situace je však u patogenních bakterií. U nich dochází k enormnímu šíření resistentních genů. "Máme podezření, že hlavním faktorem, který řídí šíření genů kódujících antibiotickou rezistenci, je to, že neustále vystavujeme patogenní bakterie novým antibiotikům," dodává Dantas. "Půdní bakterie potřebují tisíce let, aby vytvořily nové antibiotikum a okolní bakterie se tedy tak často nesetkávají s novým antibiotikem a nemusejí čelit tak často nové výzvě o přežití, tak jako infekční bakterie, které se naopak s novými antibiotiky setkávají několikanásobně častěji." Superbakterie si tedy zřejmě bohužel vytváříme sami. Již nějakou dobu měli vědci podezření, že tomu tak může být, teprve nyní však analýza půdní DNA tuto domněnku potvrdila.

Dantas a kolegové pokračují ve svém výzkumu a snaží se najít faktory, které ovlivňují šíření antibiotické rezistence u infekčních bakterií v nemocnicích, ale i např. v zažívacím ústrojí člověka.

"Byli jsme nadšeni, když jsme zjistili, že se z půdních bakterií nestanou přes noc patogenní," dodává Dantas. "Chceme nyní dělat maximum pro to, abychom snížili šanci na šíření těchto nebezpečných genů v bakteriální populaci, i když to možná změní způsob léčení infekčních chorob a prostředí, kde patogeny kultivujeme.“

Autor:  Ing. Jiří Bárta, Ph.D.

Líbil se Vám tento článek? Doporučte jej svým známým.

Použité zdroje:

Kevin J. Forsberg, Sanket Patel, Molly K. Gibson, Christian L. Lauber, Rob Knight, Noah Fierer, Gautam Dantas. Bacterial phylogeny structures soil resistomes across habitats. Nature, 2014; DOI: 10.1038/nature13377

https://www.sciencedaily.com/releases/2014/05/140521133119.htm