微生物群体中抗生素治疗的失败

细菌群体对杀菌剂或抗生素治疗的耐受性在生物膜和浮游环境中均有充分记录。然而，关于产生这种耐受性的机制仍知之甚少。越来越多的证据表明，一小部分非突变细菌亚群不受抗生素挑战的影响，这为典型给药方案的失败提供了一个有吸引力的解释。尽管一次给药挑战可以杀死所有易感细菌，但剩余的持留菌可以作为群体再生的来源。我们给出了一个通用恒化器模型中周期性给药方案失败的稳健条件，该条件支持了早期更专门的批次模型的数学结论和模拟。我们的条件意味着治疗方案全局失败，即混合细菌群体最终将在一个与初始群体组成无关的水平之上持续存在。我们还给出了治疗成功的充分条件，至少对于接近稳态（对应于细菌冲刷）的初始群体组成是如此。最后，我们研究了细菌被清除的速度如何取决于抗生素的给药持续时间。我们发现这种依赖性不一定是单调的，这意味着最佳给药并不一定对应于抗生素的连续给药。因此，真正的周期性方案在治疗多种细菌感染时可能更具优势。