Kako bakterije "delujejo kot ena", da uidejo antibiotikom
Nova raziskava jo poveča Pseudomonas aeruginosa odkriti strategijo, ki jo bakterije, odporne na zdravila, uporabljajo za izogibanje antibiotikom. Ugotovitve bi lahko pomagale povečati učinkovitost antibiotikov.
Jean-Louis Bru z oddelka za molekularno biologijo in biokemijo na Univerzi v Kaliforniji, Irvine, je prvi avtor nove študije, ki je objavljena v Časopis za bakteriologijo.
Bru in sodelavci so svoja raziskovalna prizadevanja osredotočili na Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa), vrsta bakterij, ki v prvi vrsti napada ljudi s cistično fibrozo.
Cistična fibroza je dedno dihalno stanje, pri katerem pljuča proizvajajo več sluzi, kot bi morala. V ZDA prizadene približno 30.000 ljudi.
P. aeruginosa je prisoten tudi v zdravstvenih ustanovah, bakterija pa se lahko širi po onesnaženi vodi, tleh, rokah, opremi in drugih površinah. Bakterija lahko povzroči pooperativne okužbe v krvi ali drugih delih telesa in povzroči pljučnico.
P. aeruginosa je ena najnevarnejših vrst bakterij.
Svetovna zdravstvena organizacija (WHO) je v okviru krize javnega zdravja, ki je odpornost na antibiotike P. aeruginosa na seznamu "prednostnih patogenov" - to je 12 bakterij, ki so najbolj nevarne za zdravje ljudi, ker so postale odporne na zdravila, s katerimi se zdravniki pogosto uporabljajo za boj proti njim.
KDO je teh 12 bakterij razdelil na seznam s »kritično«, »visoko« in »srednjo« prednostjo P. aeruginosa ključnega pomena zaradi odpornosti na skupino antibiotikov, imenovanih karbapenemi.
Pred samo dvema tednoma so menili tudi Centri za nadzor in preprečevanje bolezni (CDC) P. aeruginosa "resna grožnja", ki jo uvršča na njihov seznam visoko prioritetnih patogenov.
Na tej širši sliki so raziskave, kot je študija, ki so jo izvedli Bru in sodelavci, ključnega pomena tako za razumevanje obrambnih mehanizmov bakterij kot za učinkovitejše spopadanje z okužbami.
Bakterije delujejo kot "en združen organizem"
V novi študiji so raziskovalci preučevali rast in širjenje bakterij v petrijevkah in tako poustvarili okolje, podobno okolju sluznic, ki omogoča P. aeruginosa uspevati pri cistični fibrozi.
Tu je ekipa preizkusila učinek antibiotikov in bakteriofagov na "rojenje", kar je sposobnost, da se bakterije premikajo skupaj. Bakteriofagi so virusi, ki okužijo in napadajo bakterije od znotraj.
Mešanje antibiotika gentamicin z P. aeruginosa roji so razkrili, da bakterije pošljejo signale svojim specifičnim bakterijam, jih opozorijo na nevarnost in jim omogočijo, da se ji izognejo.
The Pseudomonas bakterije to storijo tako, da izločijo Pseudomonas kinolonske signalne molekule (PQS), pišejo avtorji. Pojasnjujejo: "Ti mehanizmi na splošno vplivajo na omejevanje okužbe na subpopulacijo, kar spodbuja preživetje celotne populacije."
Soavtorica študije Nina Molin Høyland-Kroghsbo, docentka na oddelku za veterino in znanosti o živalih na Univerzi v Kopenhagnu na Danskem, komentira poskuse in njihove ugotovitve.
»V laboratoriju lahko vidimo, da bakterije preprosto plavajo po 'nevarnem območju' z antibiotiki ali bakteriofagi. Ko prejmejo opozorilni signal od svojih vrstnikov, lahko v mikroskopu vidite, da se gibljejo v urejenem krogu, «pravi raziskovalec in se sklicuje na rojenje.
"To je pameten mehanizem preživetja bakterij," nadaljuje. "Če se izkaže, da bakterije pri okužbi ljudi uporabljajo enak manevrski ukrep, lahko pomaga razložiti, zakaj nekaterih bakterijskih okužb ni mogoče učinkovito zdraviti z antibiotiki."
»Precej fascinantno je videti, kako bakterije komunicirajo in spreminjajo vedenje, da lahko preživi celotna bakterijska populacija. Skoraj lahko rečete, da delujejo kot en združen organizem. "
Nina Molin Høyland-Kroghsbo
Utiranje poti za učinkovitejše antibiotike
V povezanem uvodniku Julia C. van Kessel komentira pomen ugotovitev in pravi, da P. aeruginosaSposobnost vplivanja na vedenje skupine, kot je rojenje kot odziv na stres, je "edinstvena" ugotovitev. Zaradi tega so avtorji študije poimenovali izraz "kolektivni odziv na stres", piše van Kessel.
Avtorji študije komentirajo tudi načine, kako bi lahko njihove ugotovitve na koncu pomagale pri reševanju krize odpornosti na antibiotike.
Čeprav je treba opraviti še veliko dela, preden ugotovitve pripeljejo do razvoja koristnih načinov zdravljenja, bo naslednji raziskovalni korak iskanje načinov, ki bi vplivali na signalizacijo PQS bakterij.
Ugotovitve "[očistijo] način uporabe drog, da bi preprečili, da bi se najprej poslal opozorilni signal," pravi Nina Molin Høyland-Kroghsbo.
"Lahko bi tudi oblikovali snovi, ki bi lahko preprečile sprejem signala drugim bakterijam, kar bi lahko izboljšalo učinkovitost zdravljenja z antibiotiki ali virusi bakteriofagov," dodaja raziskovalec.
»Okužbe s to vrsto bakterij so velik problem po vsem svetu, saj je v njih veliko hospitalizacij in smrti. Zato smo res veseli, da lahko prispevamo nova znanja, ki jih lahko uporabimo za boj proti tem bakterijam. "
Nina Molin Høyland-Kroghsbo
