Ako sa baktérie „správajú ako jeden“ k úniku antibiotík
Nový výskum sa priblíži Pseudomonas aeruginosa odhaliť stratégiu, ktorú používajú baktérie rezistentné na lieky, aby sa vyhli antibiotikám. Zistenia by mohli pomôcť zvýšiť účinnosť antibiotík.
Jean-Louis Bru z katedry molekulárnej biológie a biochémie na Kalifornskej univerzite v Irvine je prvým autorom novej štúdie, ktorá sa objavuje v Journal of Bacteriology.
Bru a jeho kolegovia zamerali svoje výskumné úsilie na Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa), typ baktérie, ktorá primárne napáda ľudí s cystickou fibrózou.
Cystická fibróza je dedičné ochorenie dýchacích ciest, pri ktorom pľúca produkujú viac hlienu, ako by mali. Postihuje asi 30 000 ľudí v USA.
P. aeruginosa je tiež prítomný v zdravotníckych zariadeniach a baktéria sa môže šíriť cez kontaminovanú vodu, pôdu, ruky, vybavenie a ďalšie povrchy. Baktéria môže viesť k pooperačným infekciám v krvi alebo iných častiach tela a tiež spôsobiť zápal pľúc.
P. aeruginosa je jedným z najnebezpečnejších druhov baktérií.
V súvislosti s krízou verejného zdravia, ktorou je rezistencia na antibiotiká, sa umiestnila Svetová zdravotnícka organizácia (WHO) P. aeruginosa na zozname „prioritných patogénov“ - teda 12 baktérií, ktoré sú najnebezpečnejšie pre ľudské zdravie, pretože sa stali odolnými voči liekom, ktoré proti nim lekári bežne používajú.
WHO rozdelila týchto 12 baktérií do zoznamu s „kritickou“, „vysokou“ a „strednou“ prioritou P. aeruginosa ako kritická kvôli svojej rezistencii na skupinu antibiotík nazývaných karbapenémy.
Len pred 2 týždňami zvážili aj Centrá pre kontrolu a prevenciu chorôb (CDC) P. aeruginosa za „vážnu hrozbu“ a zaradiť ich na zoznam vysoko patogénnych patogénov.
V tomto širšom obraze je výskum, ako napríklad štúdia, ktorú uskutočnili Bru a jeho kolegovia, zásadný pre pochopenie obranných mechanizmov baktérií a efektívnejšie riešenie infekcií.
Baktérie pôsobia ako „jeden zjednotený organizmus“
V novej štúdii vedci skúmali rast a šírenie baktérií v Petriho miskách a vytvorili tak podobné prostredie ako sliznice, ktoré umožňujú P. aeruginosa prospievať pri cystickej fibróze.
Tím tu testoval vplyv antibiotík a bakteriofágov na „rojenie“, čo je schopnosť, ktorou sa baktérie musia kolektívne pohybovať. Bakteriofágy sú vírusy, ktoré infikujú a napádajú baktérie zvnútra.
Zmiešanie antibiotika gentamicín s P. aeruginosa roje odhalili, že baktérie vysielajú signály na svoje špecifické baktérie, varujú ich pred nebezpečenstvom a umožňujú im vyhnúť sa mu.
The Pseudomonas baktérie to robia vylučovaním Pseudomonas chinolónovú signálnu (PQS) molekulu, píšu autori. Vysvetľujú: „Tieto mechanizmy majú celkový účinok na obmedzenie infekcie na subpopuláciu, čo podporuje prežitie celej populácie.“
Spoluautorka štúdie Nina Molin Høyland-Kroghsbo, odborná asistentka na katedre veterinárnych a živočíšnych vied na univerzite v Kodani v Dánsku, komentuje experimenty a ich zistenia.
„V laboratóriu môžeme vidieť, že baktérie jednoducho preplávajú okolo„ nebezpečnej oblasti “s antibiotikami alebo bakteriofágmi. Keď dostanú varovný signál od svojich rovnakých druhov, môžete v mikroskope vidieť, že sa pohybujú v úhľadnom kruhu, “hovorí výskumník v súvislosti s rojovým pohybom.
"Je to inteligentný mechanizmus prežitia baktérií," pokračuje. "Ak sa ukáže, že baktérie používajú rovnaký únikový manéver pri infikovaní ľudí, môže to pomôcť vysvetliť, prečo niektoré bakteriálne infekcie nemožno účinne liečiť antibiotikami."
„Je pre nás celkom fascinujúce sledovať, ako baktérie komunikujú a menia správanie, aby prežila celá bakteriálna populácia. Môžete takmer povedať, že pôsobia ako jeden zjednotený organizmus. “
Nina Molin Høyland-Kroghsbo
Dláždenie cesty pre účinnejšie antibiotiká
Julia C. van Kessel v súvisiacom úvodníku komentuje význam zistení a hovorí o tom P. aeruginosaSchopnosť ovplyvňovať skupinové správanie, napríklad rojenie sa v reakcii na stres, je „jedinečným“ zistením. To viedlo autorov štúdie k zavedeniu termínu „kolektívna stresová reakcia“, píše van Kessel.
Autori štúdie tiež komentujú spôsoby, ktorými by ich zistenia mohli v konečnom dôsledku pomôcť pri riešení krízy rezistencie na antibiotiká.
Aj keď je ešte veľa práce, predtým ako zistenia povedú k vývoju užitočnej liečby, ďalším výskumným krokom bude nájsť spôsoby, ako interferovať so signalizáciou PQS baktérií.
Zistenia „[objasňujú] cestu k užívaniu drog v snahe zabrániť tomu, aby sa na prvom mieste vysielal varovný signál,“ hovorí Nina Molin Høyland-Kroghsbo.
„Alternatívne by ste mohli navrhnúť látky, ktoré môžu blokovať príjem signálu inými baktériami, čo by potenciálne mohlo zefektívniť liečbu antibiotikami alebo vírusmi bakteriofágov,“ dodáva výskumník.
„Infekcie týmto typom baktérií sú hlavným problémom na celom svete, s mnohými hospitalizáciami a úmrtiami. Preto nás skutočne teší, že môžeme prispieť novými poznatkami, ktoré je možné potenciálne použiť v boji proti týmto baktériám. “
Nina Molin Høyland-Kroghsbo
