תנאים סביבתיים משפיעים על האופן שבו חיידקים מגיבים לטיפולים אנטיביוטיים

רגישות לאנטיביוטיקה בחיידקים עמידים אינה סטטית. מחקר חדש מראה שחיידקים המכילים גנים עמידות עשויים להגיב אחרת לאנטיביוטיקה אם הם נבדקים בתנאים אחרים מאלה המשמשים במבחני מעבדה סטנדרטיים. זה עשוי להשפיע על מידת היעילות של טיפול אנטיביוטי.

מחקר חדש של DTU מצביע על כך שהתוצאה של מדידת עמידות עשויה להיות תלויה בתנאים שבהם נבדק החיידק. בדיקות מעבדה סטנדרטיות מבוצעות בתנאים קבועים ואחידים, אך אם, למשל, סביבת הבדיקה משתנה, אותו חיידק עשוי במקרים מסוימים להיות רגישים יותר או פחות לאנטיביוטיקה ממה שמצביעה תוצאת המעבדה.

כאשר רופאים או וטרינרים מקבלים דוח מעבדה המציין האם דגימת חיידקים עמידה לאנטיביוטיקה, התשובה תהיה בדרך כלל שהחיידק רגיש (ולכן ניתן לטפל בו באנטיביוטיקה), או שלא. תשובה זו נכונה לתנאי הבדיקה הסטנדרטיים שמעבדות משתמשות בהן, וסטנדרטיזציה זו היא שמאפשרת להשוות תוצאות בין מעבדות.

עם זאת, תנאים סטנדרטיים אינם משקפים בהכרח את כל הסביבות שבהן נתקלים חיידקים בחיים האמיתיים. בגוף (ועל פני מארחים שונים), גורמים כגון רמת ה-pH (עד כמה הסביבה חומצית או בסיסית) והטמפרטורה יכולים להשתנות, וזה עשוי להשפיע על מידת היעילות של גנים של עמידות מסוימים.

בדקנו שני גנים של עמידות נפוצה, וגילינו ש-pH וטמפרטורה יכולים להשפיע מאוד על תפקודם של הגנים הללו ועל כן עד כמה החיידק רגיש לאנטיביוטיקה. המשמעות יכולה להיות שטיפול עשוי לעבוד בגוף למרות שבדיקות מעבדה יצביעו אחרת, ולהיפך. אולי אפילו חשוב מכך, הוא עשוי להציע רמזים חדשים כיצד ומדוע מתפתחת ומתפשטת עמידות לאנטי-מיקרוביאלית בטבע, בבעלי חיים ובין חיידקים".

פרופסור פרנק מולר ארסטרופ, מכון המזון הלאומי של DTU

ההבנה כיצד עמידות לאנטיביוטיקה מתפתחת ומתפשטת היא חיונית, שכן עמידות לאנטיביוטיקה הפכה לאיום מיידי לבריאות הציבור העולמית.

שני גנים עמידות משתנים ברגישותם לאנטיביוטיקה

במחקר, החוקרים חקרו שני גנים של עמידות נפוצה כדי לקבוע כיצד רמות העמידות השתנו כאשר ה-pH והטמפרטורה השתנו בתנאי מעבדה מבוקרים. בין שאר האמצעים, הם כימתו את כמות האנטיביוטיקה הנדרשת כדי להרוג את החיידק כאשר ה-pH השתנה.

החוקרים בחנו גם את המשמעות של טמפרטורות השוות לטמפרטורת הגוף של מארחים שונים. כאן הם צפו השפעה בטמפרטורות התואמות לציפורים (בסביבות 42 מעלות צלזיוס) בהשוואה לבני אדם (בסביבות 37 מעלות צלזיוס).

אם גן עמידות מתפקד טוב יותר ב-42 מעלות צלזיוס מאשר ב-37 מעלות צלזיוס (או להיפך), הדבר עשוי להשפיע על האופן שבו חיידקים הנושאים את הגן שורדים ומתפשטים בציפורים, ולפיכך על המידה שבה ציפורים עשויות לפעול כמארחים לחיידקים בעלי עמידות מסוג זה.

ניטור ציפורים ביחס לעמידות לאנטי-מיקרוביאלית חשוב מכיוון שציפורים יכולות גם לרכוש ולהפיץ חיידקים עמידים וגנים של עמידות, ובמקביל גם לשקף את ההתפשטות בין הסביבה, החקלאות והאזורים העירוניים למרחקים ארוכים.

בטווח הארוך יותר, המחקר עשוי אפוא לתרום להבנה טובה יותר של האופן שבו מתבטאת התנגדות בסביבות שונות, ומדוע התנגדות עשויה להתפתח ולהתפשט.

"המחקר יכול לעזור לנו להבין היכן ומתי גנים מסוימים של עמידות חשובים ביותר, למשל, במארחים ספציפיים, בטמפרטורות מסוימות, או בנישות pH מסוימות. אז במקום לשאול רק 'האם גן העמידות קיים כאן?', אנחנו יכולים יותר ויותר לשאול גם 'באיזה תנאים זה עובד הכי טוב, ובאילו מארחים נמצאים התנאים האלה? למשל, האם זה בציפורים או בבני אדם?'", אומר המכון הלאומי ל-Dikkel Anbo.

למחקר עשויות להיות השלכות מרחיקות לכת

המחקר בוצע במעבדה על קבוצה מצומצמת של חומר, ויש צורך במחקר נוסף לפני שהחוקרים יוכלו לומר למה עוד הידע החדש הזה עשוי לשמש. המחקר מעלה מספר שאלות ואפשרויות, למשל:

• ראשית, יהיה מעניין לחקור האם אותו דבר חל על גנים נוספים של עמידות, ולא רק לשניים שנבדקו במחקר זה.
• בטווח הארוך יותר, המחקר עשוי להשפיע על האופן שבו אנו מבינים ומפרשים בדיקות מעבדה. המחקר מראה שרמות ההתנגדות הנמדדות יכולות להשתנות כאשר pH או טמפרטורה משתנים. זה לא אומר שבדיקות סטנדרטיות שגויות, אבל זה מצביע על כך שבדיקות סטנדרטיות לא בהכרח לוכדות את התמונה המלאה של איך גנים עמידות מתנהגים בתנאים אחרים.
• המחקר מצביע גם על רעיון עתידי אפשרי לדלקות בדרכי השתן. במערך הניסוי, גן העמידות CTX-M-15 נחלש באופן ניכר ב-pH בסיסי יותר, ובמקרים מסוימים הפך מעמיד לרגיש. זה מצביע על כך שאולי כדאי לחקור האם בדלקות בדרכי השתן אפשר לשנות את הסביבה בצורה שתסייע להילחם בזיהומים עמידים.-

איך החוקרים עשו זאת:

החוקרים חקרו האם חומציות/בסיסיות (pH) וטמפרטורה יכולים לשנות את מידת הפעולה של אנטיביוטיקה נגד חיידקים הנושאים את הגנים העמידות CTX-M-15 ו-CMY-2. הגנים נמצאים במספר חיידקים, כולל E. coli.

הם השתמשו ב-E. coli במעבדה ושינו את סביבת החיידקים כך שה-pH נע בין 5 ל-9, בהתאם לשונות ב-pH תקין של המעי האנושי. הם גם בדקו בטמפרטורות שונות, כולל 37 מעלות צלזיוס (כמו בגוף האדם) ו-42 מעלות צלזיוס (כמו בציפורים). לאחר מכן הם מדדו כמה אנטיביוטיקה נדרשת כדי להרוג את החיידקים.

מה הם מצאו:

• CTX-M-15 העניק את העמידות החזקה ביותר בתנאים חומציים והפך לחלש יותר ככל שהסביבה הפכה בסיסית יותר.
• CMY-2 פעל טוב יותר ב-pH בסיסי יותר מאשר CTX-M-15.
• ב-pH בסיסי יותר, חיידקים הנושאים CTX-M-15 יכולים, בניסוי, לעבור מעמידים לרגישים.
• הטמפרטורה השפיעה גם על התוצאות, שעשויות להיות רלוונטיות כאשר משווים מארחים וסביבות שונות.