21:01 2023-02-08
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Cercetătorii dezvăluie modul în care energia electrochimică bacteriană stimulează toleranța la antibiotice
_ Cercetătorii dezvăluie modul în care energia electrochimică bacteriană alimentează antibioticul toleranță
Bacteriile rezistente la antibiotice reprezintă o amenințare care se profilează la adresa sănătății globale. Bacteriile care dezvoltă rezistență genetică la antibiotice provoacă milioane de decese umane anual. Cu toate acestea, rezistența genetică este doar una dintre multele moduri în care bacteriile pot supraviețui antibioticelor.
Cercetătorii de la Universitatea Texas A&M investighează modul în care bacteriile dezvoltă toleranța la antibiotice fără a dobândi gene noi sau a modifica genele existente. . Cercetătorii s-au concentrat pe variațiile energiilor electrochimice care stimulează creșterea bacteriilor pentru a înțelege adaptarea la antibiotice. Aceste energii sunt intense: câmpul electric care contribuie la o singură bacterie poate fi mai puternic decât cel din fulgere.
„Bacteriile au dezvoltat numeroase strategii de adaptare de-a lungul miliardelor de ani pentru a supraviețui în medii nefavorabile”, a spus dr. Pushkar Lele, profesor asociat la Departamentul de Inginerie Chimică Artie McFerrin de la Texas A&M. „Majoritatea mecanismelor de adaptare nu au fost încă înțelese.”
Echipa și-a publicat concluziile în jurnalul mBio într-un articol intitulat „Distribuția heterogenă a forței motrice de protoni în rezistența la antibiotice nonheritable.”
În fiecare an, aproximativ 3 milioane de kilograme de antibiotice sunt folosite în medicina umană și de opt ori această cantitate este folosită pentru a menține animalele sănătoase pentru consumul uman. Din păcate, utilizarea excesivă și nețintă a antibioticelor poate crea condiții care sunt coapte pentru apariția rezistenței la antibiotice în bacterii.
Studiile anterioare au observat că celulele bacteriene individuale, lipsite de energie suficientă, supraviețuiesc frecvent dozelor letale de antibiotice. Este posibil ca aceste celule latente să nu posede gene care pot conferi rezistență la antibiotice. În schimb, ei dorm prin atacul cu antibiotice.
„Antibioticele elimină bacteriile în creștere activă, de obicei prin țintirea proceselor cheie din celulă”, a spus Lele. „Într-o bacterie inactivă, acele procese pot fi blocate, făcând antibioticele ineficiente. Nivelurile ridicate de energie, de fapt, sunt considerate dăunătoare șanselor lor de supraviețuire.”
Echipa a fost surprinsă, așadar, când au au observat celule supraviețuitoare ale Escherichia coli înotând rapid timp de câteva ore în prezența antibioticelor. Bacteriile înoată rotind anexele subțiri numite flageli. Flagelii sunt rotiți de câteva sute de ori în fiecare secundă de câmpuri electrice puternice de-a lungul membranei celulare. Astfel, experimentele au sugerat, împotriva înțelepciunii convenționale, că supraviețuitorii mențin energii electrochimice ridicate.
Pentru a investiga corelația dintre energia celulară și toleranța la antibiotice, cercetătorii au tratat celulele cu mai multe combinații de antibiotice. Folosind coloranți fluorescenți și tehnici sensibile de detectare a fotonilor, ei au monitorizat nivelurile de energie electrochimică din celulele supraviețuitoare. Celulele au prezentat în mod neașteptat o gamă largă de energii, în ciuda faptului că se aflau într-o stare de creștere oprită.
În continuare, echipa a determinat modul în care supraviețuitorii ar putea răspunde la scăderea nivelurilor de antibiotice dacă tratamentul a fost trunchiat. Lucrând la nivel de o singură celulă, ei au descoperit că celulele cu energii mari au început să crească imediat odată ce amenințarea cu antibiotice a fost eliminată, demonstrând pericolele cursurilor incomplete de antibiotice.
Rezultatele sugerează că unele bacterii pot supraviețui antibioticului. atac chiar dacă nu sunt nici latente, nici rezistente. În mod îngrijorător, astfel de bacterii își păstrează capacitatea de a înota din mediile dăunătoare și de a se răspândi rapid. În plus, retenția ridicată a energiei le permite să se adapteze la antibiotice în diferite moduri.
„Sursa de energie din E. coli care stimulează motilitatea alimentează, de asemenea, mulți transportatori, adesea numiti pompe de eflux”, a spus Lele. „Acești transportatori pot pompa antibiotice din celulă pentru a atenua amenințarea. Celulele de înot pe care le-am observat s-au adaptat posibil prin acest mecanism.”
Tratamentul medical implică adesea trecerea la un alt antibiotic dacă un pacient infectat nu răspunde la intervenția inițială cu antibiotice. Potrivit lui Lele, aspectul fascinant al descoperirii lor este că celulele cu energii mari supraviețuiesc mai frecvent atunci când antibioticele sunt schimbate decât atunci când este utilizat un singur antibiotic.
„Descoperirile noastre sugerează, de asemenea, că, în ciuda faptului că sunt identice genetic, celulele. într-o populație poate și folosește diverse mecanisme pentru a se adapta la stresul cu antibiotice”, a spus Lele. „Schemele de tratament ar avea rezultate mai bune dacă ar ține seama de o asemenea diversitate.”
Cercetătorii din proiect includ Lele, Annie H. Lee, Dr. Rachit Gupta, Hong Nhi Nguyen, Isabella R. Schmitz și Dr. Deborah A. Siegele.
Comentarii:
Adauga Comentariu