Zašto antibiotici propadaju u borbi protiv bakterija
Bakterije imune na djelovanje antibiotika postale su primarna briga medicinskih istraživačkih zajednica širom svijeta. Novo istraživanje istražuje što ove "superbube" čini otpornima na neke od najjačih lijekova.
Tek nedavno, dana Medicinske vijesti danas, predstavili smo studiju koja naglašava neprestano rastuću krizu superbugica koje se neočekivano brzim tempom šire po cijelom svijetu.
Autori te studije izdaju mračno upozorenje da ako se bakterije nastave "oklopljivati" tako učinkovito i takvom brzinom, antibiotici bi uskoro mogli postati potpuno neučinkoviti protiv njih.
Zbog toga je od iznimne važnosti razumjeti kako se točno ti mikroorganizmi mogu odbraniti od lijekova koji su prije mogli djelovati protiv njih. Ovo znanje bit će prvi korak u osmišljavanju jačih tretmana za borbu protiv tvrdoglavih bakterijskih infekcija.
U novom istraživanju, tim fizičara sa Sveučilišta McMaster u Hamiltonu u Kanadi sada je utvrdio što omogućava bakterijama da odbijaju antibiotike nakon što postanu rezistentni.
Iako je mehanizam jednostavan, ovo je prvi put da su ga istraživači istražili i uspjeli ga precizno odrediti, zahvaljujući vrlo osjetljivoj tehnologiji.
Vodeći autor studije prof. Maikel Rheinstädter i kolege izvještavaju o svojim nalazima u studijskom radu koji časopis Nature Communications Biology objavio je danas. Istraživači vjeruju da bi njihovo otkriće moglo pomoći znanstvenicima u dizajniranju učinkovitijih lijekova za liječenje infekcija.
"Postoji mnogo, mnogo bakterija i toliko antibiotika, ali predlaganjem osnovnog modela koji se odnosi na mnoge od njih, možemo imati puno bolje razumijevanje o tome kako se bolje boriti i predvidjeti rezistenciju", napominje prof. Rheinstädter.
Potreba za razumijevanjem mikromehanizama
Da bi razumjeli kako tvrdoglave bakterije mogu držati moćne antibiotike na uvali, istraživači su detaljno proučavali mehanizam koji omogućava da jedan od ovih lijekova prodre u bakterijsku membranu i obavi svoj posao.
Za ovu studiju istraživači su se okrenuli polimiksinu B, antibiotiku koji liječnici koriste u liječenju meningitisa i infekcija mokraćnog sustava, očiju i krvi.
Znanstvenici objašnjavaju da su odabrali ovaj specifični lijek jer je nekada bio jedini antibiotik koji bi djelovao protiv bakterija koje su inače bile otporne na lijekove. Međutim, prije nekoliko godina, tim stručnjaka iz Kine otkrio je da bi jedan bakterijski gen mogao učiniti ove mikroorganizme imunim na polimiksine.
"Željeli smo otkriti kako ova bakterija, posebno, zaustavlja ovaj lijek u ovom konkretnom slučaju", kaže prva autorica Adree Khondker, dodajući: "Ako to možemo razumjeti, možemo dizajnirati bolje antibiotike."
Istraživači su koristili specijalizirane, osjetljive alate koji su omogućili analizu bakterijske membrane. Ovi su alati prikazivali slike iznimno visoke rezolucije koje su zabilježile čak i pojedine molekule dimenzija oko jedne milionite širine jednog pramena kose.
"Ako uzmete bakterijsku stanicu i dodate ovaj lijek, na zidu će se stvoriti rupe koje djeluju poput probijalca rupa i ubijaju stanicu", napominje Khondker. "Ali bilo je puno rasprava o tome kako su uopće nastale ove rupe."
Što se događa s rezistentnim bakterijama?
Mehanizam kojim antibiotik prodire kroz bakterijsku membranu djeluje na sljedeći način: bakterija koja ima negativan naboj, automatski "uvlači" lijek koji ima pozitivan naboj.
Međutim, kada se to dogodi, bakterijska membrana djeluje kao barijera protiv antibiotika, imajući za cilj spriječiti ga da dospije u unutrašnjost bakterije. U normalnim okolnostima to je neučinkovito jer je membrana dovoljno tanka da bi antibiotik u njoj mogao "probušiti rupe".
Međutim, u slučaju bakterije otporne na lijekove, najsuvremenija tehnologija istraživača otkrila je da membrana postaje kruća i puno je teže prodrijeti. Štoviše, negativni naboj bakterije postaje slabiji, što znači da je antibiotiku teže locirati ga i "držati se" za njega.
Kako ga opisuje Khondker, "Za drogu je to poput prelaska od rezanja Jelloa do rezanja kamena."
Ovo je prvi put da je istraživački tim uspio sa sigurnošću utvrditi ove promjene, naglašavaju istražitelji.
“Puno se nagađalo o ovom mehanizmu. Ali po prvi puta možemo dokazati da je membrana krutija i da je proces usporen. "
Prof. Maikel Rheinstädter
