La Ricerca Rileva Che Alcuni Batteri Di Viaggio, Un Percorso Alternativo Per La Resistenza Agli Antibiotici

In uno studio con implicazioni per gli sforzi per fermare la diffusione di batteri antibiotico-resistenti i ricercatori di Princeton hanno identificato un nuovo, inquietante percorso che alcuni batteri prendere verso la resistenza.

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La scoperta focalizzata sui batteri chiamati persisters, che sono diversi da batteri antibiotico-resistenti. Resistenti i batteri possiedono mutazioni genetiche che direttamente li proteggono contro gli antibiotici. Persisters, d’altra parte, mentre non geneticamente dotati di una migliore possibilità di sopravvivenza di mutanti resistenti, possono comunque tieni duro, a causa di alcuni geni che accendere o spegnere prima, durante o dopo il trattamento antibiotico.

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Il nuovo studio ha trovato che la linea di demarcazione tra i due tipi di batteri non è chiaro come gli scienziati precedentemente hanno pensato. Infatti, i ricercatori hanno scoperto che alcuni persisters erano più probabili di standard batteri di produrre prole con la diretta, genetica mutazione di resistenza agli antibiotici. Più preoccupante, i ricercatori hanno trovato, il persisters prole è andato a esibire la resistenza non solo per la droga il loro forbearers era sopravvissuto, ma anche completamente diverse classi di antibiotici.

Il team di ricerca ha incluso (da sinistra) Marco Brynildsen, professore associato di chimica e ingegneria biologica, Allison Murawski (a sinistra), un D. M.-Ph.

Il team di ricerca ha incluso (da sinistra) Marco Brynildsen, professore associato di chimica e ingegneria biologica, Allison Murawski (a sinistra), un D. M.-Ph. D. student, e Teresa Barrett (al centro), che ha recentemente completato il suo lavoro di dottorato in Brynildsen di laboratorio e di finitura di una laurea in medicina presso la Rutgers Robert Wood Johnson Medical School in New Brunswick, New Jersey.

“il Nostro studio ha dimostrato che i persister i batteri possono aggiungere sostanzialmente al rischio di antibiotico-resistenti i mutanti si presenteranno”, ha dichiarato Mark Brynildsen, professore associato di chimica e ingegneria biologica a Princeton e lo studio senior l’autore. “Sappiamo che, perché sopravvivere la prima ondata di trattamento, persisters può causare infezioni croniche. Ma il loro ruolo nella promozione della resistenza ai farmaci è un inaspettato e inquietante di trovare.”

Per aiutare a rallentare la comparsa di letale superbatteri, medici e farmacologi sarà necessario adottare nuove tattiche terapeutiche contro persisters. “Il nostro studio offre dati convincenti che, quando il trattamento di popolazioni batteriche, abbiamo sbarazzarsi di persisters,” ha detto Brynildsen.

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I tre altri autori dello studio, pubblicato su Nature Communications, il 12 Marzo, sono Teresa Barrett, che ha recentemente completato il suo lavoro di dottorato in Brynildsen di laboratorio e di finitura di una laurea in medicina presso la Rutgers Robert Wood Johnson Medical School in New Brunswick, New Jersey; Wendy Mok, un ex socio di ricerca post-dottorato in Brynildsen laboratorio e ora un assistente professore di biologia molecolare e biofisica UConn Salute in Farmington, Connecticut; e Allison Murawski, M. D.-Ph. D. student in Brynildsen laboratorio dal dipartimento di biologia molecolare.

I ricercatori hanno eseguito esperimenti con Escherichia coli (E. coli), un modello di batterio. Il team di ricerca inizialmente caratterizzato come persisters recuperare da un antibiotico assalto. La saggezza convenzionale, erodendo in questi ultimi anni ha che persisters sopravvivere indenne a causa della droga, semplicemente non funziona come previsto, a loro bersagli cellulari. Motivo: destinazione indisponibilità. Persisters capita spesso di essere temporaneamente rallentare – o la non crescita delle cellule, e molti antibiotici solo attaccare bersagli cellulari coinvolti nella crescita. Una volta che l’antibiotico minaccia è passato, persister cellule quindi balzo indietro nel modo di sviluppo, la divisione in nuova batterica cellule figlie, come al solito.

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La saggezza convenzionale, quindi, assunto che persister-stallone popolazioni batteriche tendono ad accumulare mutazioni di resistenza agli antibiotici più frequentemente che i discendenti di normale, non persisters. Le mutazioni genetiche per la resistenza agli antibiotici sono più pericolosamente durevole di antibiotico persistenza, che può essere un fugace fase che varia in modo significativo tra batterica sottopopolazioni.

Non tutti gli antibiotici funzionano allo stesso modo, tuttavia. Per esempio, antibiotici chiamati fluorochinoloni destinazione di una chiave di un enzima, la DNA girasi, che aiuta DNA rilassarsi per la replica e l’espressione genica. Quando questo enzima è attaccato da fluorochinoloni, danni al DNA si verifica, dando inizio a un cosiddetto SOS risposta. Meccanismi di riparazione del DNA altalena in ore di lavoro straordinario, ma perché sono naturalmente inclini all’errore, in generale il tasso di mutazione nel cell si spinto fino. Come parte della risposta agli antibiotici, anche le cellule possono subire un processo noto come filamentation, dove si allungano ma non dividere fino a quando non hanno rattoppato il loro DNA danneggiato.

l’Utilizzo di microscopia time-lapse, la Princeton ricercatori hanno guardato come hardy, persister E. Di più su metronidazolo gel orale sulla nostra home page. coli sottoposto a fluoroquinolone antibiotic ofloxacin proceduto attraverso questi antibiotico-contrastando i passaggi e, in alcuni casi, drammaticamente. “Abbiamo osservato un persister che era di oltre il 60 micron di lunghezza, o 30 volte la sua lunghezza normale,” ha detto Brynildsen, “così è stato abbastanza evidente che la persister DNA era incasinato dal trattamento. “

L’estrema risposta di sopravvivenza, in definitiva, ha pagato. Oltre a battere ofloxacin alcuni persisters’ progenie è andato su per visualizzare la resistenza agli antibiotici completamente differenti meccanismi di azione, tra cui il blocco della formazione della parete cellulare o la gommatura di altre biomolecole.

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“di Solito, quando un antibiotico è utilizzato, vi è la preoccupazione che la resistenza al farmaco specifico si porrebbe,” ha detto Brynildsen. “Accelerare la resistenza ad altre classi di antibiotici, come abbiamo visto, nel nostro studio, è molto peggio scenario, perché ancora di più per limitare le opzioni terapeutiche.”

Nathalie Balaban, un professore di fisica presso l’Università ebraica di Gerusalemme, che non era coinvolto nella ricerca, ha fatto eco Brynildsen in evidenza “la necessità di trovare combinazioni di trattamenti che sono specificamente finalizzate a ridurre l’persister popolazioni, che sarebbe poi ridurre la probabilità di evolvere resistenza.”

Il lavoro è stato sostenuto dal National Institutes of Health e il Charles H. Revson Fondazione.