Bagaimana Cara Antibiotik Memicu Resistensi Bakteri?

SEBUAH studi baru dari Rutgers Health mengungkap perubahan mengejutkan dalam kisah resistensi antibiotic. Alih-alih membunuh bakteri, obat-obatan seperti siprofloksasin justru dapat memicu semacam mode bertahan hidup mikroba.

Dengan menurunkan tingkat energi bakteri, antibiotik tersebut menyebabkan Escherichia coli (E. coli) meningkatkan metabolismenya, bertahan dari serangan, dan bermutasi lebih cepat, yang pada akhirnya mempercepat evolusi resistensi obat.

Antibiotik seharusnya memusnahkan bakteri, namun obat-obatan tersebut terkadang dapat memberikan keuntungan tak terduga bagi mikroba. Sebuah studi baru dari Rutgers Health menunjukkan bahwa siprofloksasin, pengobatan utama untuk infeksi saluran kemih, menyebabkan Escherichia coli (E. coli) mengalami krisis energi yang menyelamatkan banyak sel dari kematian dan mempercepat evolusi resistensi penuh.

“Antibiotik sebenarnya dapat mengubah metabolisme bakteri,” kata Barry Li, seorang mahasiswa di Rutgers New Jersey Medical School yang sedang menempuh program gelar doktor ganda untuk dokter-ilmuwan dan penulis pertama makalah yang diterbitkan di Nature Communications.

“Kami ingin melihat apa pengaruh perubahan-perubahan tersebut terhadap peluang bertahan hidup bakteri tersebut,” ucapnya dikutip laman Science Daily.

Li dan penulis senior Jason Yang berfokus pada adenosin trifosfat (ATP), bahan bakar molekuler yang menggerakkan sel. Ketika kadar ATP menurun, sel mengalami “stres bioenergi.” Untuk meniru stres tersebut, tim merekayasa E. coli dengan saluran genetik yang terus-menerus membakar ATP atau sepupunya, nikotinamida adenin dinukleotida (NADH). Kemudian, mereka mengadu galur hasil rekayasa dan bakteri normal melawan siprofloksasin.

Hasilnya mengejutkan para peneliti. Obat dan saluran genetik tersebut masing-masing memangkas ATP, tetapi alih-alih melambat, bakteri justru berakselerasi. Respirasi melonjak, dan sel-sel memuntahkan molekul oksigen reaktif ekstra yang dapat merusak DNA. Kegilaan itu menghasilkan dua hasil yang meresahkan.

Dalam uji time-kill, sepuluh kali lebih banyak sel yang stres yang mampu bertahan dari dosis siprofloksasin yang mematikan dibandingkan dengan kontrol yang tidak stres. Sel-sel yang tangguh dan tertinggal ini, yang disebut sel persister, bersembunyi hingga obat habis, lalu bangkit kembali untuk memicu infeksi baru.

Orang-orang telah lama menyalahkan metabolisme yang lambat atas pembentukan sel persister.

“Orang-orang mengira metabolisme yang lebih lambat akan menyebabkan lebih sedikit kematian,” kata Li. “Kami melihat sebaliknya. Sel-sel meningkatkan metabolisme untuk mengisi ulang tangki energi mereka, dan itu memicu respons stres yang memperlambat kematian.”

Eksperimen lanjutan menelusuri perlindungan tersebut ke respons yang ketat, sebuah sistem alarm bakteri yang memprogram ulang sel di bawah tekanan. hay