Nový výzkum přiblíží Pseudomonas aeruginosa odhalit strategii, kterou bakterie rezistentní vůči lékům používají, aby se vyhnuly antibiotikům. Zjištění by mohla pomoci zvýšit účinnost antibiotik.
Jean-Louis Bru z katedry molekulární biologie a biochemie na Kalifornské univerzitě v Irvine je prvním autorem nové studie, která se objevuje v Journal of Bacteriology.
Bru a jeho kolegové zaměřili své výzkumné úsilí na Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa), typ bakterie, která primárně napadá lidi s cystickou fibrózou.
Cystická fibróza je dědičné respirační onemocnění, při kterém plíce produkují více hlenu, než by měly. Postihuje asi 30 000 lidí ve Spojených státech.
P. aeruginosa je také přítomen ve zdravotnických zařízeních a bakterie se může šířit kontaminovanou vodou, půdou, rukama, vybavením a dalšími povrchy. Bakterie může vést k pooperačním infekcím v krvi nebo jiných částech těla a také způsobit zápal plic.
P. aeruginosa je jedním z nejnebezpečnějších druhů bakterií.
V souvislosti s krizí veřejného zdraví, kterou je rezistence na antibiotika, se postavila Světová zdravotnická organizace (WHO) P. aeruginosa na seznamu „prioritních patogenů“ - tedy 12 bakterií, které jsou pro lidské zdraví nejnebezpečnější, protože se staly rezistentními vůči lékům, které proti nim lékaři běžně používají.
WHO rozdělilo těchto 12 bakterií na seznam „kritických“, „vysokých“ a „středních“ priorit P. aeruginosa jako kritická kvůli své rezistenci vůči skupině antibiotik nazývaných karbapenemy.
Před pouhými 2 týdny se uvažovalo také o Centrech pro kontrolu a prevenci nemocí (CDC) P. aeruginosa „vážná hrozba“, což ji řadí na seznam vysoce patogenních patogenů.
V tomto širším obrazu je výzkum, jako je studie, kterou provedli Bru a jeho kolegové, zásadní jak pro pochopení obranných mechanismů bakterií, tak pro účinnější řešení infekcí.
Bakterie působí jako „jeden sjednocený organismus“
V nové studii vědci zkoumali růst a šíření bakterií v Petriho miskách a znovu vytvořili prostředí podobné prostředí sliznic, které umožňuje P. aeruginosa prospívat v cystické fibróze.
Zde tým testoval účinek antibiotik a bakteriofágů na „rojení“, což je schopnost, kterou se bakterie musí kolektivně pohybovat. Bakteriofágy jsou viry, které infikují a napadají bakterie zevnitř.
Smíchání antibiotika gentamicinu s P. aeruginosa roje odhalily, že bakterie vysílají signály na své specifické bakterie, varují je před nebezpečím a umožňují jim se mu vyhnout.
The Pseudomonas bakterie to vylučují Pseudomonas chinolonová signální (PQS) molekula, píší autoři. Vysvětlují: „Tyto mechanismy mají celkový účinek omezení infekce na subpopulaci, což podporuje přežití celé populace.“
Spoluautorka studie Nina Molin Høyland-Kroghsbo, odborná asistentka na katedře veterinárních a zvířecích věd na univerzitě v Kodani v Dánsku, komentuje experimenty a jejich nálezy.
"V laboratoři vidíme, že bakterie jednoduše plaví kolem" nebezpečné oblasti "s antibiotiky nebo bakteriofágy." Když obdrží varovný signál od svých stejných druhů, můžete v mikroskopu vidět, že se pohybují v úhledném kruhu, “říká výzkumník v souvislosti s rojovým pohybem.
"Je to chytrý mechanismus přežití bakterií," pokračuje. "Pokud se ukáže, že bakterie používají stejný úhybný manévr při infikování lidí, může to pomoci vysvětlit, proč některé bakteriální infekce nelze účinně léčit antibiotiky."
"Je pro nás docela fascinující sledovat, jak bakterie komunikují a mění chování, aby přežila celá bakteriální populace." Skoro lze říci, že působí jako jeden sjednocený organismus. “
Nina Molin Høyland-Kroghsbo
Dláždí cestu účinnějším antibiotikům
V propojeném úvodníku Julia C. van Kessel komentuje význam zjištění a říká P. aeruginosaSchopnost ovlivnit skupinové chování, jako je rojení v reakci na stres, je „jedinečným“ zjištěním. To vedlo autory studie k zavedení pojmu „kolektivní stresová reakce“, píše van Kessel.
Autoři studie také komentují způsoby, kterými by jejich zjištění mohla nakonec pomoci vypořádat se s krizí rezistence na antibiotika.
Přestože je třeba udělat ještě hodně práce, než nálezy povedou k vývoji užitečné léčby, dalším výzkumným krokem bude najít způsoby, jak interferovat se signalizací bakterií PQS.
Zjištění „[vyčistí] cestu pro užívání drog ve snaze zabránit tomu, aby byl varovný signál vysílán na první místo,“ říká Nina Molin Høyland-Kroghsbo.
"Alternativně můžete navrhnout látky, které mohou blokovat přijímání signálu jinými bakteriemi, což by potenciálně mohlo zefektivnit léčbu antibiotiky nebo viry bakteriofága," dodává výzkumník.
"Infekce tímto typem bakterií jsou celosvětově velkým problémem s mnoha hospitalizacemi a úmrtími." Proto nás opravdu těší, že můžeme přispět novými poznatky, které lze potenciálně použít v boji proti těmto bakteriím. “
Nina Molin Høyland-Kroghsbo