Naukowcy mają dowody na inną metodę stosowaną przez bakterie do unikania antybiotyków. Sirirat/Shutterstock
Powszechne stosowanie antybiotyków jest w dużej mierze przyczyną pojawienia się bakterii opornych na antybiotyki, co obecnie jest jedno z największych zagrożeń do globalnego zdrowia. Nie tylko oporność na antybiotyki już powoduje szacuje 700,000 XNUMX zgonów rocznie, powoduje również liczne infekcje, w tym zapalenie płuc, gruźlicę i rzeżączkę, trudniej wyleczyć. Przewiduje się, że bez wiedzy, jak powstrzymać bakterie przed rozwojem oporności na antybiotyki, mogą powodować choroby, którym można zapobiegać 10 milionów zgonów rocznie przez 2050.
Niektóre ze sposobów, w jakie bakterie stać się odpornym na antybiotyki dzieje się poprzez zmiany w genomie bakterii. Na przykład bakterie mogą wypompowywać antybiotyki lub rozkładać antybiotyki. Mogą również przestać rosnąć i dzielić się, co utrudnia ich wykrycie dla układu odpornościowego.
Jednakże, nasze badania skupił się na innej mało znanej metodzie, którą bakterie wykorzystują do uzyskania oporności na antybiotyki. Bezpośrednio pokazaliśmy, że bakterie mogą „zmieniać kształt” w ludzkim ciele, aby uniknąć celowania w antybiotyki – proces, który nie wymaga żadnych zmian genetycznych, aby bakteria mogła dalej rosnąć.
Praktycznie wszystkie bakterie są otoczone strukturą zwaną ścianą komórkową. Ściana jest jak gruby płaszcz, który chroni przed stresem środowiskowym i zapobiega pękaniu ogniwa. Nadaje bakteriom regularny kształt (na przykład pręcik lub kulę) i pomaga im skutecznie się dzielić.
Komórki ludzkie nie posiadają ściany komórkowej (lub „kurtki”). Z tego powodu układ odpornościowy człowieka może łatwo rozpoznać bakterie jako wroga, ponieważ jego ściana komórkowa jest zauważalnie inna. A ponieważ ściana komórkowa istnieje w bakteriach, ale nie u ludzi, jest doskonałym celem dla niektórych z naszych najlepszych i najczęściej stosowanych antybiotyków, takich jak penicylina. Innymi słowy, antybiotyki działające na ścianę mogą zabijać bakterie bez szkody dla nas.
Jednak bakterie mogą czasami przetrwać bez ściany komórkowej. Jeśli warunki otoczenia są w stanie ochronić bakterie przed pęknięciem, mogą one przekształcić się w tak zwane „formy L”, czyli bakterie, które nie mają ściany komórkowej. Bakterie te zostały odkryte w 1935 roku przez Emmy Klieneberger-Nobel, która nazwała je na cześć Instytutu Listera, w którym wówczas pracowała.
W laboratorium często używamy cukru, aby stworzyć odpowiednie środowisko ochronne. W ludzkim ciele ta zmiana formy jest zwykle wywoływana przez antybiotyki skierowane na ścianę komórkową bakterii lub pewne cząsteczki odpornościowe – takich jak lizozym, cząsteczka obecna w naszych łzach, która pomaga chronić nas przed infekcjami bakteryjnymi.
Bakterie bez ściany komórkowej często stają się kruche i tracą swój regularny kształt. Jednak stają się one również częściowo niewidoczne dla naszego układu odpornościowego i całkowicie odporne na wszystkie rodzaje antybiotyków, które są skierowane konkretnie na ścianę komórkową.
Naukowcy od dawna podejrzewali, że zamiana form L może przyczyniać się do nawracających infekcji, pomagając bakteriom ukrywać się przed układem odpornościowym i opierać się antybiotykom. Jednak trudno było znaleźć dowody na tę teorię ze względu na nieuchwytny charakter form L i brak odpowiednich metod ich wykrywania.
Obserwowanie, jak bakterie zmieniają kształt
Nasze badanie, opublikowanym w Nature Communications, przyjrzano się w szczególności gatunkom bakterii związanym z nawracającymi infekcjami dróg moczowych (ZUM). Stwierdzono, że wiele różnych gatunków bakterii – w tym E. coli i Enterococcus – rzeczywiście może przetrwać jako formy L w ludzkim ciele. To jest coś, co nigdy wcześniej nie zostało bezpośrednio udowodnione. Udało nam się wykryć te podstępne bakterie za pomocą sond fluorescencyjnych, które rozpoznają bakteryjne DNA.
Przebadaliśmy próbki moczu starszych pacjentów z nawracającymi ZUM, hodując je na szalce Petriego o wysokiej zawartości cukrów. To środowisko nie tylko pomogło chronić bakterie przed pękaniem, ale także wyizolowało bakterie w formie L, które były obecne w tych próbkach. W osobnym eksperymencie byliśmy w stanie zobaczyć, jak cały proces zachodzi w żywych embrionach danio pręgowanego w obecności antybiotyków.
Po usunięciu antybiotyku bakterie przekształciły się z powrotem z form L do ich normalnej formy ze ścianami komórkowymi. (Kredyt dla Newcastle University, Wielka Brytania)
Co ważne, nasze badanie pokazuje, że antybiotyki należy testować w warunkach bardziej odzwierciedlających ludzki organizm. Te, które są obecnie używane w laboratorium medycznym, nie zapewniają wystarczającej ochrony delikatnym formom L, aby przetrwać.
Zanim będziemy mogli w pełni zrozumieć, jak ważna jest zamiana form L w porównaniu z innymi formami antybiotykooporności, potrzebne będą dalsze badania z udziałem większej liczby pacjentów. Ważne będzie również zbadanie, jaką rolę formy L mogą odgrywać w innych nawracających infekcjach, takich jak posocznica lub infekcje płuc.
Do tej pory badania nad formami L były kontrowersyjną dziedziną, ale mamy nadzieję, że te odkrycia będą motywować do dalszych badań nad formami L w sytuacjach chorobowych. Mamy nadzieję, że te odkrycia pomogą znaleźć sposób na usunięcie tych podstępnych bakterii z naszego organizmu. Połączenie antybiotyków działających na ścianę komórkową z tymi, które zabijają formy L, może być jednym z rozwiązań w walce z infekcjami opornymi na antybiotyki.
Nasza walka z bakteriami trwa. Gdy wymyślamy nowe strategie walki z nimi, oni wymyślają sposoby na odwet. Nasze badanie podkreśla jeszcze inny sposób adaptacji bakterii, który musimy wziąć pod uwagę w naszej ciągłej walce z chorobami zakaźnymi.
O autorze
Katarzyny Mickiewicz, pracownik naukowy Uniwersytetu Newcastle, Uniwersytet w Newcastle
Artykuł został opublikowany ponownie Konwersacje na licencji Creative Commons. Przeczytać oryginalny artykuł.
Powiązane książki:
Ciało utrzymuje wynik: mózg, umysł i ciało w leczeniu traumy
przez Bessela van der Kolka
Ta książka bada powiązania między traumą a zdrowiem fizycznym i psychicznym, oferując spostrzeżenia i strategie leczenia i powrotu do zdrowia.
Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić
Oddech: nowa nauka o utraconej sztuce
przez Jamesa Nestora
Ta książka bada naukę i praktykę oddychania, oferując spostrzeżenia i techniki poprawy zdrowia fizycznego i psychicznego.
Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić
Paradoks roślin: ukryte zagrożenia w „zdrowej” żywności, które powodują choroby i przyrost masy ciała
przez Stevena R. Gundry'ego
Ta książka bada powiązania między dietą, zdrowiem i chorobami, oferując spostrzeżenia i strategie poprawy ogólnego stanu zdrowia i dobrego samopoczucia.
Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić
Kod odpornościowy: nowy paradygmat prawdziwego zdrowia i radykalnego przeciwdziałania starzeniu się
autorstwa Joela Greene'a
Ta książka oferuje nowe spojrzenie na zdrowie i odporność, opierając się na zasadach epigenetyki i oferując spostrzeżenia i strategie optymalizacji zdrowia i starzenia się.
Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić
Kompletny przewodnik po poście: uzdrawiaj swoje ciało poprzez post przerywany, co drugi dzień i przedłużony
autorstwa dr Jasona Funga i Jimmy'ego Moore'a
Ta książka bada naukę i praktykę postu, oferując spostrzeżenia i strategie poprawy ogólnego stanu zdrowia i dobrego samopoczucia.
