Πώς τα βακτήρια ενεργούν ως ένα για να ξεφύγουν από τα αντιβιοτικά
Η νέα έρευνα μεγεθύνεται Pseudomonas aeruginosa να αποκαλύψει μια στρατηγική που χρησιμοποιούν βακτήρια ανθεκτικά στα φάρμακα για να αποφύγουν τα αντιβιοτικά. Τα ευρήματα θα μπορούσαν να βοηθήσουν να κάνουν τα αντιβιοτικά πιο αποτελεσματικά.
Ο Jean-Louis Bru, από το τμήμα μοριακής βιολογίας και βιοχημείας στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Irvine, είναι ο πρώτος συγγραφέας της νέας μελέτης, η οποία εμφανίζεται στο Περιοδικό Βακτηριολογίας.
Ο Bru και οι συνάδελφοί του εστίασαν τις ερευνητικές τους προσπάθειες Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa), ένας τύπος βακτηρίων που προσβάλλει κυρίως άτομα με κυστική ίνωση.
Η κυστική ίνωση είναι μια κληρονομική αναπνευστική κατάσταση όπου οι πνεύμονες παράγουν περισσότερη βλέννα από την κανονική. Επηρεάζει περίπου 30.000 άτομα στις Ηνωμένες Πολιτείες.
P. aeruginosa υπάρχει επίσης σε χώρους υγειονομικής περίθαλψης και το βακτήριο μπορεί να εξαπλωθεί μέσω μολυσμένου νερού, εδάφους, χεριών, εξοπλισμού και άλλων επιφανειών. Το βακτήριο μπορεί να οδηγήσει σε μετεγχειρητικές λοιμώξεις στο αίμα ή σε άλλα μέρη του σώματος, καθώς και να προκαλέσει πνευμονία.
P. aeruginosa είναι ένας από τους πιο επικίνδυνους τύπους βακτηρίων.
Στο πλαίσιο της κρίσης στη δημόσια υγεία που είναι ανθεκτική στα αντιβιοτικά, η Παγκόσμια Οργάνωση Υγείας (ΠΟΥ) τοποθέτησε P. aeruginosa στον κατάλογο των «παθογόνων προτεραιότητας» - δηλαδή, τα 12 βακτήρια που είναι πιο επικίνδυνα για την ανθρώπινη υγεία επειδή έχουν γίνει ανθεκτικά στα φάρμακα που οι γιατροί συνήθως χρησιμοποιούσαν για την καταπολέμησή τους.
Ο ΠΟΥ διαίρεσε αυτά τα 12 βακτήρια σε «κρίσιμη», «υψηλή» και «μεσαία» προτεραιότητα P. aeruginosa εξίσου κρίσιμη λόγω της αντοχής της στην ομάδα των αντιβιοτικών που ονομάζονται καρβαπενέμες.
Μόλις πριν από 2 εβδομάδες, τα Κέντρα Ελέγχου και Πρόληψης Νοσημάτων (CDC) θεώρησαν επίσης P. aeruginosa μια «σοβαρή απειλή», τοποθετώντας την στον κατάλογο των παθογόνων υψηλής προτεραιότητας.
Σε αυτήν την ευρύτερη εικόνα, έρευνα όπως η μελέτη που διεξήγαγε ο Bru και οι συνεργάτες της είναι ζωτικής σημασίας τόσο για την κατανόηση των αμυντικών μηχανισμών των βακτηρίων όσο και για την αποτελεσματικότερη αντιμετώπιση των λοιμώξεων.
Τα βακτήρια δρουν ως «ένας ενωμένος οργανισμός»
Στη νέα μελέτη, οι ερευνητές εξέτασαν την ανάπτυξη και την εξάπλωση των βακτηρίων σε τρυβλία Petri, αναδημιουργώντας ένα περιβάλλον παρόμοιο με αυτό των βλεννογόνων που επιτρέπουν P. aeruginosa να ευδοκιμήσουν στην κυστική ίνωση.
Εδώ, η ομάδα εξέτασε την επίδραση των αντιβιοτικών και των βακτηριοφάγων στο «σμήνος», που είναι η ικανότητα που τα βακτήρια πρέπει να κινούνται συλλογικά. Οι βακτηριοφάγοι είναι ιοί που μολύνουν και προσβάλλουν βακτήρια από μέσα.
Ανάμιξη του αντιβιοτικού γενταμυκίνη με P. aeruginosa Τα σμήνη αποκάλυψαν ότι τα βακτήρια στέλνουν σήματα στα συγκεκριμένα βακτήρια τους, προειδοποιώντας τους για τον κίνδυνο και επιτρέποντάς τους να το αποφύγουν.
ο Ψευδομόνας τα βακτήρια το κάνουν με την έκκριση του Ψευδομόνας μόριο σηματοδότησης κινολόνης (PQS), γράφουν οι συγγραφείς. Εξηγούν, "Αυτοί οι μηχανισμοί έχουν τη συνολική επίδραση του περιορισμού της λοίμωξης σε έναν υποπληθυσμό, ο οποίος προάγει την επιβίωση του συνολικού πληθυσμού."
Η συν-συγγραφέας της μελέτης Nina Molin Høyland-Kroghsbo, επίκουρη καθηγήτρια στο τμήμα κτηνιατρικών και ζωικών επιστημών στο Πανεπιστήμιο της Κοπεγχάγης στη Δανία, σχολιάζει τα πειράματα και τα ευρήματά τους.
«Μπορούμε να δούμε στο εργαστήριο ότι τα βακτήρια απλά κολυμπούν γύρω από την« επικίνδυνη περιοχή »με αντιβιοτικά ή βακτηριοφάγους. Όταν λαμβάνουν το προειδοποιητικό σήμα από τα συγκεκριμένα χαρακτηριστικά τους, μπορείτε να δείτε στο μικροσκόπιο ότι κινούνται σε ένα τακτοποιημένο κύκλο γύρω από », λέει ο ερευνητής, αναφερόμενος στην κίνηση στροφών.
«Είναι ένας έξυπνος μηχανισμός επιβίωσης για τα βακτήρια», συνεχίζει. «Εάν αποδειχθεί ότι τα βακτήρια χρησιμοποιούν τον ίδιο ελιγμό κατά τη μόλυνση των ανθρώπων, μπορεί να βοηθήσει να εξηγήσουμε γιατί ορισμένες βακτηριακές λοιμώξεις δεν μπορούν να αντιμετωπιστούν αποτελεσματικά με αντιβιοτικά.»
«Είναι πολύ συναρπαστικό για εμάς να βλέπουμε πώς τα βακτήρια επικοινωνούν και αλλάζουν συμπεριφορά για να επιβιώσει ολόκληρος ο βακτηριακός πληθυσμός. Μπορείτε σχεδόν να πείτε ότι λειτουργούν ως ένας ενωμένος οργανισμός. "
Nina Molin Høyland-Kroghsbo
Ανοίγοντας το δρόμο για πιο αποτελεσματικά αντιβιοτικά
Σε μια συνδεδεμένη έκδοση, η Τζούλια C. van Kessel σχολιάζει τη σημασία των ευρημάτων, λέγοντας ότι P. aeruginosaΗ ικανότητα να επηρεάζει μια ομαδική συμπεριφορά, όπως το σμήνος σε απάντηση στο άγχος, είναι ένα «μοναδικό» εύρημα. Αυτό οδήγησε τους συγγραφείς της μελέτης να επινοήσουν τον όρο «συλλογική απόκριση στο στρες», γράφει ο van Kessel.
Οι συγγραφείς της μελέτης σχολιάζουν επίσης τρόπους με τους οποίους τα ευρήματά τους θα μπορούσαν τελικά να βοηθήσουν στην αντιμετώπιση της κρίσης αντοχής στα αντιβιοτικά.
Παρόλο που υπάρχει πολύ περισσότερη δουλειά πριν τα ευρήματα οδηγήσουν στην ανάπτυξη χρήσιμων θεραπειών, το επόμενο ερευνητικό βήμα θα είναι να βρούμε τρόπους παρέμβασης με τη σηματοδότηση PQS των βακτηρίων.
Τα ευρήματα «[ξεκαθαρίζουν] τον τρόπο για τη χρήση ναρκωτικών σε μια προσπάθεια να αποφευχθεί η πρώτη αποστολή του προειδοποιητικού σήματος», λέει η Nina Molin Høyland-Kroghsbo.
«Εναλλακτικά, θα μπορούσατε να σχεδιάσετε ουσίες που ενδέχεται να εμποδίσουν τη λήψη του σήματος από τα άλλα βακτήρια και αυτό θα μπορούσε ενδεχομένως να κάνει τη θεραπεία με αντιβιοτικά ή ιούς βακτηριοφάγων πιο αποτελεσματική», προσθέτει ο ερευνητής.
«Οι μολύνσεις με αυτόν τον τύπο βακτηρίων είναι ένα σημαντικό πρόβλημα παγκοσμίως, με πολλές νοσηλείες και θανάτους. Γι 'αυτό είμαστε πραγματικά ευτυχείς που μπορούμε να συνεισφέρουμε νέες γνώσεις που μπορούν ενδεχομένως να χρησιμοποιηθούν για την καταπολέμηση αυτών των βακτηρίων. "
Nina Molin Høyland-Kroghsbo
