Aktuální číslo:

2017/12

Téma měsíce:

Kontakty

Rezistence na antibiotika je 30 000 let stará

 |  5. 4. 2012
 |  Vesmír 91, 230, 2012/4

Objev antibiotik před více než 70 lety zahájil období objevů a hledání nových antimikrobiálních látek a jejich využití v humánní a veterinární medicíně. Účinnost těchto sloučenin se však ve většině případů rychle snižovala, protože začaly vznikat rezistentní mikroorganismy. [1] Tato skutečnost se interpretovala tak, že rezistence patogenních mikroorganismů na antibiotika je moderní fenomén. Názor byl dlouho podporován tím, že sbírky mikroorganismů z preantibiotického období jsou vysoce citlivé na antibiotika. Poměrně nedávné molekulárněbiologické studie však ukázaly, že výskyt rezistenčních genů v prostředí je mnohem častější, než se původně myslelo. [2]

V časopisu Nature D’Costová se spolupracovníky [3] z laboratoře Gerryho Wrighta v článku nazvaném Rezistence na antibiotika je prastará popsali výsledky pokusů, ve kterých pomocí hloubkových vrtů získali vzorky permafrostových sedimentů pozdního pleistocénu. Vzorky odebrali východně od Dawson City, na Yukonu u Bear Creek; v tomto místě je zachovaný led, který je překryt vrstvou vulkanického popela, nazývanou Dawsonská tefra. Stáří této vrstvy na několika odběrových místech bylo stanoveno na 30 000 let. Podobně jako na několika dalších místech v této oblasti permafrost od doby svého uložení nikdy neroztál, a tak je odběr vzorků v této lokalitě ideálním zdrojem bezpečně datované DNA.

Pomocí sofistikovaných postupů autoři prokázali, že bakteriální kontaminace během odběru vrtnou soupravou je minimální, a že tedy jde o autentické vzorky. Vyvinuli sadu stanovení pro detekci genů kódujících rezistenci vůči hlavním třídám antibiotik a také s různými rezistenčními mechanismy, jako jsou modifikace nebo ochrana zásahového místa a enzymová inaktivace antibiotika. Autoři nalezli ß-laktamázové sekvence velmi podobné známým ß-laktamázám ze streptomycetů a dosud necharakterizovaným hydrolytickým enzymem podobným ß-laktamázám. Dále pak v permafrostu identifikovali několik genů typu tetM, které byly příbuzné ribozomálním ochranným genům z aktinomycetů. Nejpřekvapivější byl však nález fragmentů genu vanX, které zahrnovaly celý fylogenetický soubor charakterizovaných vankomycin rezistenčních genů nacházených v současných klinických preparátech a v prostředí.

Fylogenetické analýzy ukázaly, že mnoho prapůvodních sekvencí vanHAX je v klastrech s charakterizovanými rezistenčními geny aktinobakterií obsahujícími kasety vanHAX (např. streptomycety, Amylacotopsis produkující glykopeptidy a dusík-fixující Frankia sp.). Jiná skupina spadá do aktinobakteriálních sekvencí zahrnujících environmentální izoláty Paenibacillus a patogenní enterokoky.

Aby se ujistili, že získané sekvence jsou funkční a nepředstavují artefakty polymerázové řetězové reakce nebo pseudogeny, syntetizovali čtyři otevřené čtecí rámce se sekvencí HIAX/H2AX a získali tak enzymy, které purifikovali do homogenity. Charakterizace těchto enzymů ukázala, že jde o ligázy, které se účastní biosyntézy bakteriální buněčné stěny, jsou D-alanin-D-laktát specifické a mají kinetické parametry velmi podobné současným enzymům jak z klinických vzorků, tak z prostředí.

Tyto výsledky jasně ukazují, že vanHAA geny identifikované v prehistorických vzorcích kódují enzymy schopné bránit své producenty proti antibiotikům. Pomocí rentgenové krystalografie autoři potvrdili příbuznost mezi 30 000 let starými a současnými VanA enzymy. Zjistili, že sice existují nepatrné rozdíly mezi strukturou současných a prehistorických enzymů, ale že se tyto strukturální rozdíly neprojevují v jejich funkci.

Popisovaná práce jasně ukazuje, že antibiotické rezistenční geny předcházejí naše užívání antibiotik, a nabízí tak první přímý důkaz, že antibiotická rezistence je prastarý jev, který se v životním prostředí běžně vyskytuje. To je v souladu s tím, že rezistence je v klinické praxi tak častá a vynořuje se s vysokou frekvencí. Naznačuje to, že nová antibiotika selektují preexistující rezistenční determinanty, které cirkulovaly uvnitř mikrobního pangenomu celá tisíciletí. Tuto skutečnost je třeba vzít v úvahu i při našem „správcování“ existujících i nových antibiotik. To ale v žádném případě neznamená, že bychom se měli vzdát hledání nových antimikrobiálních látek s novými zásahovými místy. [4]

Literatura

[1] Wright G. D.: The antibiotic resistome: the nexus of chemical and genetic diversity. Nature Rev. Microbiol. 5, 175–186, 2007.

[2] D’Costa V. M., McGrann K. M., Hughes D. W., Wright G. W.: Sampling the Antibiotic Resistome. Science 311, 374–377, 2006.

[3] D’Costa V. M. et al.: Antibiotic resistance is ancient. Nature 477, 457–461, 2011.

[4] Spížek J., Novotná J., Řezanka T., Demain A. L.: Do we need new antibiotics? The search for new targets and new compounds. J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 37, 1241–1248, 2010.

Ke stažení

OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Farmakologie

O autorovi

Jaroslav Spížek

Prof. RNDr. Jaroslav Spížek, DrSc., (*1935) vystudoval Přírodovědeckou fakultu UK v Praze. Je vědeckým pracovníkem Mikrobiologického ústavu AV ČR, v. v. i., kde se zabývá fyziologií a genetikou aktinomycet a sekundárním metabolismem. Na Přírodovědecké fakultě UK přednáší antibiotika. Je voleným členem American Academy of Microbiology a předsedou grantového výboru evropských mikrobiologických společností (Federation of the European Microbiological Societies – FEMS).

Doporučujeme

Tajemná „Boží země“ Punt

Tajemná „Boží země“ Punt uzamčeno

Břetislav Vachala  |  4. 12. 2017
Mnoho vzácného zboží starověkého Egypta pocházelo z tajemného Puntu, kam Egypťané pořádali časté obchodní výpravy. Odkud jejich expedice...
Hmyz jako dokonalý létací stroj

Hmyz jako dokonalý létací stroj

Rudolf Dvořák  |  4. 12. 2017
Hmyz patří k nejdokonalejším a nejstarším letcům naší planety. Jeho letové schopnosti se vyvíjely přes 300 milionů let a předčí dovednosti všech...
Hranice svobody

Hranice svobody uzamčeno

Stefan Segi  |  4. 12. 2017
Podle listiny základních práv a svobod, která je integrovaná i v Ústavě ČR, jsou „svoboda projevu a právo na informace zaručeny“ a „cenzura je...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné