Hogyan baktériumok "egyként" működnek az antibiotikumok elől
Új kutatások nagyítanak Pseudomonas aeruginosa olyan stratégia feltárása, amelyet a gyógyszerrezisztens baktériumok alkalmaznak az antibiotikumok elkerülése érdekében. A megállapítások hozzájárulhatnak az antibiotikumok hatékonyabbá tételéhez.
Jean-Louis Bru, a Kaliforniai Egyetem Irvine molekuláris biológiai és biokémiai tanszékéről az első tanulmány szerzője, amely a Journal of Bacteriology.
Bru és munkatársai kutatási erőfeszítéseiket arra összpontosították Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa), egy olyan baktériumtípus, amely elsősorban a cisztás fibrózisban szenvedőket támadja meg.
A cisztás fibrózis örökletes légzőszervi állapot, amelyben a tüdő több nyálkát termel, mint kellene. Körülbelül 30 000 embert érint az Egyesült Államokban.
P. aeruginosa egészségügyi környezetben is jelen van, és a baktérium szennyezett vízen, talajon, kézen, felszereléseken és egyéb felületeken keresztül terjedhet. A baktérium posztoperatív fertőzésekhez vezethet a vérben vagy a test más részeiben, valamint tüdőgyulladást is okozhat.
P. aeruginosa az egyik legveszélyesebb baktériumtípus.
Az antibiotikumokkal szembeni rezisztenciát jelentő közegészségügyi válság összefüggésében az Egészségügyi Világszervezet (WHO) elhelyezte P. aeruginosa a „kiemelt kórokozók” listáján - vagyis a 12 baktériumon, amelyek az emberi egészségre a legveszélyesebbek, mert rezisztenssé váltak azokkal a gyógyszerekkel szemben, amelyeket az orvosok általában ellenük használtak.
A WHO felosztotta ezt a 12 baktériumot „kritikus”, „magas” és „közepes” prioritásra, felsorolásra P. aeruginosa kritikus, mivel a karbapenemeknek nevezett antibiotikumokkal szemben rezisztens.
Alig 2 héttel ezelőtt a Betegségmegelőzési és Megelőzési Központ (CDC) is úgy vélte P. aeruginosa „komoly fenyegetés”, felkerül a kiemelt jelentőségű kórokozók listájára.
Ebben a tágabb képben az olyan kutatások, mint például a tanulmány, amelyet Bru és munkatársai készítettek, kulcsfontosságú mind a baktériumok védekező mechanizmusainak megértése, mind a fertőzések hatékonyabb kezelése szempontjából.
A baktériumok „egy egyesült szervezetként” működnek
Az új tanulmányban a kutatók megvizsgálták a baktériumok szaporodását és elterjedését a petri-csészékben, olyan környezetet teremtenek, mint a nyálkahártyák, amelyek lehetővé teszik P. aeruginosa hogy cisztás fibrózisban boldoguljon.
A csapat itt tesztelte az antibiotikumok és a bakteriofágok „rajzásra” gyakorolt hatását, ami a baktériumok kollektív mozgásának képessége. A bakteriofágok olyan vírusok, amelyek belülről megfertőzik és megtámadják a baktériumokat.
A gentamicin és az antibiotikum keverése P. aeruginosa rajok felfedték, hogy a baktériumok jeleket küldenek fajfajú baktériumaiknak, figyelmeztetve őket a veszélyre és lehetővé téve számukra, hogy elkerüljék azt.
A Pseudomonas a baktériumok ezt a Pseudomonas kinolon szignál (PQS) molekula, írják a szerzők. Kifejtik: "Ezeknek a mechanizmusoknak az az általános hatása, hogy a fertőzést egy szubpopulációra korlátozzák, ami elősegíti a teljes populáció túlélését."
A tanulmány társszerzője, Nina Molin Høyland-Kroghsbo, a dániai Koppenhágai Egyetem állatorvos- és állattudományi tanszékének adjunktusa kommentálja a kísérleteket és azok eredményeit.
„A laboratóriumban láthatjuk, hogy a baktériumok egyszerűen antibiotikumokkal vagy bakteriofágokkal ússzák meg a„ veszélyes területet ”. Amikor megkapják a figyelmeztető jelzést a rokonoktól, a mikroszkópon láthatja, hogy szép körben mozognak körülötte "- mondja a kutató a rajzásra.
"Ez egy intelligens túlélési mechanizmus a baktériumok számára" - folytatja. "Ha kiderül, hogy a baktériumok ugyanazt a kitérő manővert alkalmazzák az emberek megfertőzésekor, ez segíthet megmagyarázni, hogy egyes bakteriális fertőzések miért nem kezelhetők hatékonyan antibiotikumokkal."
„Nagyon érdekes számunkra látni, hogy a baktériumok hogyan kommunikálnak és változtatják meg a viselkedést annak érdekében, hogy az egész baktériumpopuláció fennmaradjon. Szinte azt mondhatod, hogy egyetlen egységként működnek. ”
Nina Molin Høyland-Kroghsbo
Megnyitva az utat a hatékonyabb antibiotikumok előtt
Egy kapcsolt szerkesztőségben Julia C. van Kessel megjegyzi a megállapítások jelentőségét, mondván ezt P. aeruginosa„Képessége befolyásolni a csoport viselkedését, például a rajzás a stresszre adott válaszként,„ egyedülálló ”megállapítás. Ez arra késztette a tanulmány szerzőit, hogy megalkossák a „kollektív stresszreakció” kifejezést - írja van Kessel.
A tanulmány szerzői kommentálják azokat a módszereket is, amelyek segítségével eredményeik végső soron elősegíthetik az antibiotikum-rezisztencia válság kezelését.
Bár még sok munka vár arra, hogy az eredmények hasznos kezelések kifejlesztéséhez vezessenek, a következő kutatási lépés az lesz, hogy megtalálják a baktériumok PQS jelzésének beavatkozási módjait.
A megállapítások „[tisztázzák] a kábítószer-használat útját annak érdekében, hogy megakadályozzák a figyelmeztető jelzés elsőként történő kiküldését” - mondja Nina Molin Høyland-Kroghsbo.
"Alternatív megoldásként olyan anyagokat is megtervezhet, amelyek blokkolhatják a jel fogadását a többi baktérium által, és ez hatékonyabbá teheti az antibiotikumokkal vagy a bakteriofág vírusokkal való kezelést" - teszi hozzá a kutató.
„Az ilyen típusú baktériumok okozta fertőzések világszerte komoly problémát jelentenek, sok kórházi kezelés és haláleset miatt. Ezért nagyon örülünk, hogy új ismeretekkel járulhatunk hozzá, amelyek potenciálisan felhasználhatók e baktériumok elleni küzdelemre. ”
Nina Molin Høyland-Kroghsbo
