Bakterien bide Ihre Zeit, wenn die Antibiotika-Attacke: Studie schlägt vor, Strategien für eine bessere Dosierung, Infektionen zu bekämpfen

Wenn ein Antibiotikum nicht töten alle Bakterien, die infiziert ein patient, der überlebende bugs kann besonders geschickt im timing Ihre Wiederauferstehung.

Theoretische Wissenschaftler an der Rice University haben vorgeschlagen, einen besseren Weg, um zu verstehen, wie Antibiotika verschreiben, um zu töten jeden letzten Bakterium oder zumindest davon abzuhalten, die Entwicklung von Widerstand

Anatoly Kolomeisky, Reis, professor für Chemie und Chemische und biomolekulare engineering, hält Antibiotikaresistenz „der schwerwiegendste problem des 21. Jahrhunderts.“

Eine neue Studie von Kolomeisky und Postdoktorand Hamid Teimouri zeigt, dass schwankende Wachstumsraten von Bakterien erhöhen die Zeit es braucht, für eine bakterielle Kolonie zu sterben sich durch und geben Sie eine bessere Chance auf die Entwicklung von Widerstand.

„Unsere Berechnungen legen nahe, dass diese Schwankungen, die Bakterien können sich leicht machen, könnte Ihnen helfen, bide Ihre Zeit und versuchen verschiedene Mutationen,“ sagte Kolomeisky. „Wir denken, dies ist der mögliche erste Schritt in der Antibiotika-Resistenz.“

Ihre Theorie wird in der Royal Society journal Interface.

Die Forscher zeigen, dass es keine Korrelation zwischen den bakteriellen Aussterben Wahrscheinlichkeiten weithin verwendet, um zu bestimmen, Antibiotika-Dosen und dem tatsächlichen Aussterben Zeiten.

„Es ist riesig Missbrauch von Antibiotika in der Welt, und besonders in diesem Land,“ sagte Kolomeisky. „In den letzten fünf Jahren gab es einen Anstieg um 4 Prozent in der Antibiotika-Verschreibungen. Im wesentlichen, eine riesige Menge an Antibiotika, die den Menschen gegeben ist, wenn es nicht benötigt wird.“

Die Forscher argumentierten, es sollte eines Tages möglich sein zu verschreiben, wird eine genauere Dosierung durch die Kenntnis der Größe einer Kolonie zu infizieren und die Durchschnittliche Zeit, die es dauert, um vollständig auszurotten. Präsentieren Sie ein erstes Modell, von dem die pharmazeutischen Unternehmen können hier erfahren Sie, wie entwickeln bessere Strategien zur Verbesserung der Behandlung von Infektionen.

Bakterielle Populationsdynamik sind der Schlüssel zu der Studie, sagte Kolomeisky.

„Nun, wenn die ärzte berechnen, wie viel Antibiotika Sie bekommen sollen, Sie behandeln alle gleich“, sagte er. „Das ist schon ein Riesen-Fehler: Sie gehen davon aus Sie haben eine riesige Menge an Bakterien in Ihrem Körper und verwenden Sie ein sehr einfaches deterministisches Modell zu verschreiben, die minimale Konzentration des Antibiotikums. Unter dieser Schwelle, Sie sagen, Sie werden nicht geheilt werden, und vor Sie, Sie werden immer geheilt werden.

„Also jeder ist immer genau eine Tablette pro Tag, und es ist egal, ob du ein Kind bist oder ein Erwachsener“, sagte er.

Dass ein one-size-fits-all-Strategie nicht Konto für Schwankungen in der Wachstumsrate der Bakterien, sagte Kolomeisky. Das neue Modell beinhaltet diese zufälligen Schwankungen bei der Mittelung der Höhe der Zeit es braucht, eine Bevölkerung, zu sterben.

„Das problem kommt, wenn die Antibiotika arbeiten, und Sie kommen, um, wo es fast keine Bakterien,“ sagte er. „Wenn es fast keine oder die zahlen sind relativ klein, sogenannten stochastischen (random) Effekte wichtig werden. Wir wissen, dass es genug, um weniger als 10 salmonella-oder shigella-Bakterien für die Infektion wieder zu starten.“

Kolomeisky sagte, die aktuellen Modelle nur sagen, die ärzte die Wahrscheinlichkeit, dass ein Kurs von Antibiotika wird die Heilung eines Patienten.

„Wir kümmern uns viel mehr über die Durchschnittliche Zeit, geheilt zu werden, nicht die Wahrscheinlichkeit,“ sagte er. „Dadurch erhalten die ärzte eine viel klarere Beschreibung dessen, was getan werden sollte.“

Die Studie hat Konsequenzen für die Landwirtschaft, sagte Kolomeisky.

„Lebensmittel versorgt 75 Prozent der Antibiotika,“ sagte er. „Wir müssen zur Optimierung der Antibiotika-Aktivitäten gibt, als auch, um den unteren Ebenen von Antibiotika bekommen zu Menschen.

„Dies ist ein sehr langer Weg von realen Anwendungen, aber es sollte geben der Industrie einige Ideen, was als Nächstes zu tun ist und wie paar es mit biochemischen Studien,“ sagte Kolomeisky. „Es ist nicht genug, zu untersuchen, nur die biochemischen und genetischen teilen der bakteriellen Infektion. Die Kenntnis der Populationsdynamik Aspekte der Antibiotika-kann die Aktion klären eine Reihe von Problemen.“

Der Welch Foundation, der National Science Foundation und das Zentrum für Theoretische Biologische Physik an der Rice-unterstützt die Forschung.