Cum bacteriile „acționează ca una” pentru a scăpa de antibiotice
Noile cercetări se amplifică Pseudomonas aeruginosa pentru a descoperi o strategie pe care o folosesc bacteriile rezistente la medicamente pentru a evita antibioticele. Constatările ar putea contribui la eficientizarea antibioticelor.
Jean-Louis Bru, de la departamentul de biologie moleculară și biochimie de la Universitatea din California, Irvine, este primul autor al noului studiu, care apare în Jurnal de bacteriologie.
Bru și colegii și-au concentrat eforturile de cercetare Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa), un tip de bacterie care atacă în primul rând persoanele cu fibroză chistică.
Fibroza chistică este o afecțiune respiratorie ereditară în care plămânii produc mai mult mucus decât ar trebui. Afectează aproximativ 30.000 de oameni din Statele Unite.
P. aeruginosa este, de asemenea, prezent în mediul medical, iar bacteria se poate răspândi prin apă contaminată, sol, mâini, echipamente și alte suprafețe. Bacteria poate duce la infecții postoperatorii în sânge sau în alte părți ale corpului, precum și la provocarea pneumoniei.
P. aeruginosa este unul dintre cele mai periculoase tipuri de bacterii.
În contextul crizei de sănătate publică, care este rezistența la antibiotice, Organizația Mondială a Sănătății (OMS) a plasat P. aeruginosa pe lista „agenților patogeni prioritari” - adică cele 12 bacterii care sunt cele mai periculoase pentru sănătatea umană, deoarece au devenit rezistente la medicamentele pe care medicii le foloseau în mod obișnuit pentru a le combate.
OMS a împărțit aceste 12 bacterii în listă cu priorități „critice”, „ridicate” și „medii” P. aeruginosa la fel de critică datorită rezistenței sale la grupa de antibiotice numite carbapeneme.
Cu doar 2 săptămâni în urmă, Centrele pentru Controlul și Prevenirea Bolilor (CDC) au considerat, de asemenea P. aeruginosa o „amenințare serioasă”, plasând-o pe lista lor de agenți patogeni cu prioritate ridicată.
În această imagine mai largă, cercetările precum studiul pe care Bru și colegii l-au realizat sunt cruciale atât pentru înțelegerea mecanismelor de apărare a bacteriilor, cât și pentru abordarea mai eficientă a infecțiilor.
Bacteriile acționează ca „un singur organism unit”
În noul studiu, cercetătorii au examinat creșterea și răspândirea bacteriilor în plăcile Petri, recreând un mediu similar cu cel al membranelor mucoase care permit P. aeruginosa să prospere în fibroza chistică.
Aici, echipa a testat efectul antibioticelor și bacteriofagilor asupra „roiului”, care este capacitatea pe care bacteriile o au de a se deplasa în mod colectiv. Bacteriofagii sunt viruși care infectează și atacă bacteriile din interior.
Amestecarea antibioticului gentamicină cu P. aeruginosa roiurile au dezvăluit că bacteriile trimit semnale către bacteriile lor specifice, avertizându-le de pericol și permițându-le să îl evite.
Pseudomonas bacteriile fac acest lucru secretând Pseudomonas molecula de semnalizare chinolonă (PQS), scriu autorii. Ei explică, „Aceste mecanisme au efectul general de a limita infecția la o subpopulație, care promovează supraviețuirea populației în ansamblu”.
Co-autor al studiului, Nina Molin Høyland-Kroghsbo, profesor asistent la departamentul de științe veterinare și animale de la Universitatea din Copenhaga din Danemarca, comentează experimentele și descoperirile acestora.
„Putem vedea în laborator că bacteriile înoată pur și simplu în jurul„ zonei periculoase ”cu antibiotice sau bacteriofagi. Când primesc semnalul de avertizare de la specificații lor, puteți vedea la microscop că se mișcă într-un cerc îngrijit în jur ”, spune cercetătorul, referindu-se la mișcarea de roire.
„Este un mecanism de supraviețuire inteligent pentru bacterii”, continuă ea. "Dacă se dovedește că bacteriile folosesc aceeași manevră evazivă atunci când infectează oamenii, aceasta poate ajuta la explicarea de ce unele infecții bacteriene nu pot fi tratate eficient cu antibiotice".
„Este destul de fascinant pentru noi să vedem cum comunică bacteriile și schimbă comportamentul pentru ca întreaga populație bacteriană să supraviețuiască. Aproape că poți spune că acționează ca un singur organism unit ”.
Nina Molin Høyland-Kroghsbo
Pregătind calea pentru antibiotice mai eficiente
Într-un editorial legat, Julia C. van Kessel comentează semnificația descoperirilor, spunând asta P. aeruginosaCapacitatea de a afecta comportamentul unui grup, cum ar fi roiul ca răspuns la stres, este o constatare „unică”. Acest lucru i-a determinat pe autorii studiului să inventeze termenul „răspuns colectiv la stres”, scrie van Kessel.
Autorii studiului comentează, de asemenea, modalitățile prin care concluziile lor ar putea ajuta în cele din urmă să abordeze criza de rezistență la antibiotice.
Deși există mult mai multe lucruri de făcut înainte ca concluziile să ducă la dezvoltarea unor tratamente utile, următorul pas de cercetare va fi să găsim modalități de a interfera cu semnalizarea PQS a bacteriei.
Constatările „[clarifică] calea pentru consumul de droguri, în încercarea de a preveni trimiterea semnalului de avertizare în primul rând”, spune Nina Molin Høyland-Kroghsbo.
„Alternativ, ați putea proiecta substanțe care ar putea bloca semnalul să nu fie recepționat de celelalte bacterii și acest lucru ar putea face ca tratamentul cu antibiotice sau virusuri bacteriofage să fie mai eficient”, adaugă cercetătorul.
„Infecțiile cu acest tip de bacterii sunt o problemă majoră la nivel mondial, cu multe spitalizări și decese. De aceea, suntem cu adevărat încântați să putem contribui cu noi cunoștințe care pot fi folosite pentru combaterea acestor bacterii. ”
Nina Molin Høyland-Kroghsbo
