Антибиотики назначаются различным животным, включая домашний скот, рыбу, выращиваемую в аквакультурных хозяйствах, и насекомых, выращиваемых для исследований, поскольку известно, что эти препараты ускоряют рост.
Использование субтерапевтических доз в рационе наземных и водных животных для стимулирования роста является распространенным и широко обсуждаемым. Но несмотря на широкое применение этих препаратов в животноводстве, знания о механизмах стимулирования роста минимальны. "Мы добавляем антибиотики в корм для животных, и это приносит миллиарды и миллиарды долларов прибыли сельскому хозяйству, но мы не знаем, как это работает", - говорит эволюционный эколог из Пенсильванского университета Эндрю Рид. Профилактическое лечение антибиотиками также является распространенной практикой в медицине. Однако взаимодействие антибиотиков с другими фундаментальными процессами, такими как модуляция иммунной системы, удивительно мало изучено на молекулярном уровне.
Доказательства эволюционных исследований показывают, что иммунокомпетентность ограничена в ресурсах, и, следовательно, ожидается, что она будет конкурировать с другими ресурсоемкими процессами, такими как рост. Чтобы изучить можно ли объяснить ускоренный рост, вызванный антибиотиками, геномным компромиссом между ростом и дорогостоящей иммунокомпетентностью, биолог Хуан Галарза и его коллеги из Университета Ювяскюля в Финляндии ввели три серии антибиотиков широкого спектра действия личинкам древесной тигровой моли (Arctia plantaginis), а затем проследили за их ростом, бактериальной микробиотой и экспрессией генов в процессе развития.
Как и ожидалось, личинки, получавшие препараты, росли до окукливания быстрее и содержали меньше бактериальных таксонов, а данные РНК-секвенирования выявили 93 гена, которые экспрессировались по-разному по сравнению с контрольными особями, не получавшими антибиотиков. В частности, по мере прохождения курса антибиотиков гены, ассоциированные с ростом, активизировались, а гены, ассоциированные с иммунитетом, снижались. Результаты исследования свидетельствуют о геномном компромиссе между ростом и иммунитетом в ответ на антибиотики, объясняет Галарза. "Если мы убиваем бактерии антибиотиками, иммунной системе не нужно так много работать... [и] ресурсы могут быть перераспределены на рост".
Полученные данные требуют дополнительных изысканий, включая вопрос о том, будут ли млекопитающие реагировать на антибиотики так же, как насекомые - хотя Галарза отмечает, что врожденный иммунитет сохраняется в этих двух группах, и вопрос о том, как животные, снижающие свой иммунный ответ, могут реагировать на последующее воздействие патогенов. "Каждое отдельное животное регулирует свой иммунный ответ в зависимости от разнообразия и количества бактерий", - говорит Рид, который не принимал участия в исследовании. "Следствием этого может быть то, что вы снижаете уровень иммунитета, но если у вас есть проблема, вы можете снова повысить уровень".
Несмотря на явные различия между иммунными системами насекомых и млекопитающих, в их врожденном иммунитете есть много общих черт, обусловленных общим эволюционным происхождением. Обе системы состоят из гуморальных и клеточных реакций, включающих такие процессы, как распознавание, сигнальные каскады и секреция антимикробных пептидов. Парадигмы, заложенные в насекомых, могут служить руководством для изучения заболеваний (их передачи и вирулентности) важных в медицинском отношении патогенов.
