Kako bakterije "djeluju kao jedna" kako bi izbjegle antibiotike
Novo istraživanje zumira Pseudomonas aeruginosa otkriti strategiju koju bakterije otporne na lijekove koriste kako bi izbjegle antibiotike. Nalazi bi mogli pomoći da antibiotici postanu učinkovitiji.
Jean-Louis Bru, s odjela za molekularnu biologiju i biokemiju sa Sveučilišta u Kaliforniji, Irvine, prvi je autor nove studije koja se pojavljuje u Časopis za bakteriologiju.
Bru i kolege usmjerili su svoje istraživačke napore na Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa), vrsta bakterija koja primarno napada ljude s cističnom fibrozom.
Cistična fibroza je nasljedno respiratorno stanje u kojem pluća proizvode više sluzi nego što bi trebala. Utječe na oko 30 000 ljudi u Sjedinjenim Državama.
P. aeruginosa prisutan je i u zdravstvenim ustanovama, a bakterija se može širiti kontaminiranom vodom, tlom, rukama, opremom i drugim površinama. Bakterija može dovesti do postoperativnih infekcija u krvi ili drugim dijelovima tijela, kao i do upale pluća.
P. aeruginosa jedna je od najopasnijih vrsta bakterija.
U kontekstu krize javnog zdravlja koja je rezistencija na antibiotike, plasirala se Svjetska zdravstvena organizacija (WHO) P. aeruginosa na popisu „prioritetnih patogena“ - to jest 12 bakterija koje su najopasnije za ljudsko zdravlje jer su postale otporne na lijekove kojima se liječnici obično koriste u borbi protiv njih.
Tko je podijelio ovih 12 bakterija na "kritične", "visoke" i "srednje" prioritetne liste P. aeruginosa kao kritična zbog otpornosti na skupinu antibiotika nazvanu karbapenemi.
Prije samo dva tjedna, Centri za kontrolu i prevenciju bolesti (CDC) također su smatrali P. aeruginosa "ozbiljnu prijetnju", stavljajući je na njihov popis visoko prioritetnih patogena.
Na ovoj široj slici, istraživanje poput studije koju su proveli Bru i kolege presudno je kako za razumijevanje obrambenih mehanizama bakterija, tako i za učinkovitije suočavanje s infekcijama.
Bakterije djeluju kao 'jedan ujedinjeni organizam'
U novoj studiji istraživači su ispitivali rast i širenje bakterija u Petrijevim zdjelicama, stvarajući okoliš sličan onom na sluznici koji omogućuje P. aeruginosa napredovati u cističnoj fibrozi.
Ovdje je tim testirao učinak antibiotika i bakteriofaga na "rojenje", što je sposobnost da se bakterije moraju kolektivno kretati. Bakteriofagi su virusi koji iznutra zaraze i napadaju bakterije.
Miješanje antibiotika gentamicina sa P. aeruginosa rojevi su otkrili da bakterije šalju signale svojim specifičnim bakterijama, upozoravajući ih na opasnost i omogućujući im da je izbjegnu.
The Pseudomonas bakterije to čine izlučujući Pseudomonas signalna molekula kinolona (PQS), pišu autori. Objašnjavaju: "Ovi mehanizmi imaju ukupni učinak ograničavanja infekcije na subpopulaciju, što promovira preživljavanje cjelokupne populacije."
Koautorica studije Nina Molin Høyland-Kroghsbo, docentica na odsjeku za veterinarstvo i znanost o životinjama na Sveučilištu u Kopenhagenu u Danskoj, komentira eksperimente i njihova otkrića.
“U laboratoriju možemo vidjeti da bakterije jednostavno plivaju oko‘ opasnog područja ’antibioticima ili bakteriofazima. Kad prime signal upozorenja od svojih vršnjaka, u mikroskopu možete vidjeti da se kreću u urednom krugu uokolo ”, kaže istraživač, misleći na kretanje rojenja.
"To je pametan mehanizam preživljavanja bakterija", nastavlja ona. "Ako se pokaže da bakterije koriste isti izbjegavajući manevar prilikom zaraze ljudi, možda će vam pomoći objasniti zašto se neke bakterijske infekcije ne mogu učinkovito liječiti antibioticima."
“Prilično nam je fascinantno vidjeti kako bakterije komuniciraju i mijenjaju ponašanje kako bi cijela bakterijska populacija preživjela. Gotovo da možete reći da djeluju kao jedan ujedinjeni organizam. "
Nina Molin Høyland-Kroghsbo
Utiranje puta za učinkovitije antibiotike
U povezanom uvodniku Julia C. van Kessel komentira značaj nalaza, govoreći da P. aeruginosaSposobnost utjecaja na ponašanje grupe, kao što je rojenje kao odgovor na stres, "jedinstveno je" otkriće. To je navelo autore studije da sroče pojam "kolektivni odgovor na stres", piše van Kessel.
Autori studije također komentiraju načine na koje bi njihovi nalazi u konačnici mogli pomoći u suočavanju s krizom rezistencije na antibiotike.
Iako je potrebno obaviti još puno posla prije nego što nalazi dovedu do razvoja korisnih tretmana, sljedeći će korak istraživanja biti pronalaženje načina ometanja PQS signalizacije bakterija.
Nalazi "[raščišćavaju] put za upotrebu droga u pokušaju da se spriječi da se signal upozorenja uopće pošalje", kaže Nina Molin Høyland-Kroghsbo.
"Alternativno, mogli biste dizajnirati tvari koje mogu blokirati prijem drugih signala od strane drugih bakterija, a to bi potencijalno moglo učiniti liječenje antibioticima ili virusima bakteriofaga učinkovitijim", dodaje istraživač.
“Infekcije ovom vrstom bakterija glavni su problem širom svijeta, s mnogim hospitalizacijama i smrtnim ishodima. Zbog toga smo zaista zadovoljni što možemo dati novo znanje koje se potencijalno može koristiti u borbi protiv ovih bakterija. "
Nina Molin Høyland-Kroghsbo
