Drobnoustroje obecne w drogach oddechowych osób z mukowiscydozą nie tylko konkurują o składniki odżywcze i miejsce w obrębie nabłonka, lecz także wytwarzają związki chemiczne wpływające na inne mikroorganizmy oraz komórki gospodarza. W przeglądzie opublikowanym 21 października 2026 roku w czasopiśmie Natural Product Reports naukowcy z Oklahoma State University omówili znaczenie tych metabolitów dla przewlekłych zakażeń wielodrobnoustrojowych. Przeanalizowali substancje przeciwdrobnoustrojowe, siderofory i inne związki wiążące metale, cząsteczki sygnałowe oraz toksyny i czynniki wirulencji. Publikacja wskazuje na potencjalne kierunki badań nad leczeniem zakażeń w mukowiscydozie, ale nie dostarcza wyników nowego badania klinicznego.
Autorzy, ośrodek naukowy i charakter przeglądu
Autorami publikacji Natural products shape microbial ecology and disease in the cystic fibrosis airway są Niladri Bhowmik i Reed M. Stubbendieck z Department of Microbiology and Molecular Genetics, Oklahoma State University w Stillwater (Stany Zjednoczone). Reed M. Stubbendieck jest autorem korespondencyjnym. Praca została opublikowana 21 października 2026 roku przez Royal Society of Chemistry w czasopiśmie Natural Product Reports i jest dostępna w otwartym dostępie.
Cel i zakres opracowania
Autorzy przeprowadzili przegląd piśmiennictwa dotyczącego naturalnych produktów biosyntezy bakterii i grzybów związanych z mikrobiotą dróg oddechowych osób z mukowiscydozą. Skoncentrowali się na związkach wyizolowanych z drobnoustrojów, wykrytych w materiale pochodzącym z dróg oddechowych lub powiązanych z klastrami genów biosyntezy obecnymi w genomach izolatów klinicznych.
Przeanalizowali znane szlaki biosyntezy, mechanizmy działania i wyniki badań dotyczących oddziaływania tych substancji na inne mikroorganizmy oraz na komórki gospodarza. Omówione związki podzielili na cztery grupy: substancje przeciwbakteryjne i przeciwgrzybicze, siderofory oraz inne metalofory, cząsteczki sygnałowe, a także toksyny i pozostałe potencjalne czynniki wirulencji. Podział ma charakter porządkujący, ponieważ jeden metabolit może pełnić kilka funkcji biologicznych.
Jest to przegląd narracyjny, a nie nowe badanie pacjentów, badanie interwencyjne ani metaanaliza. Autorzy nie przedstawiają nowych danych pierwotnych. W pracy nie opisano formalnej strategii wyszukiwania i kwalifikowania publikacji właściwej dla przeglądu systematycznego.
Mikrobiota dróg oddechowych w mukowiscydozie jako środowisko oddziaływań chemicznych
Mukowiscydoza wynika z patogennych wariantów genu CFTR, kodującego białko regulatora przewodnictwa przezbłonowego w mukowiscydozie (ang. cystic fibrosis transmembrane conductance regulator). Zaburzenia transportu jonów i wody prowadzą między innymi do odwodnienia wydzieliny dróg oddechowych oraz upośledzenia jej usuwania. Zalegająca wydzielina sprzyja utrzymywaniu się złożonych społeczności mikroorganizmów.
Wśród najważniejszych patogenów omawianych w przeglądzie znajdują się pałeczka ropy błękitnej (Pseudomonas aeruginosa), gronkowiec złocisty (Staphylococcus aureus) oraz kropidlak popielaty (Aspergillus fumigatus). Autorzy opisują również bakterie z rodzajów Burkholderia, Achromobacter, Pandoraea i Pantoea oraz grzyby z rodzaju Scedosporium.
Skład mikrobioty zmienia się między pacjentami i na kolejnych etapach życia. Mimo postępu związanego ze stosowaniem modulatorów CFTR przewlekłe zakażenia wielodrobnoustrojowe mogą utrzymywać się u części osób otrzymujących leczenie przyczynowe.
Obecność drobnoustroju nie przesądza o aktywności jego metabolitów
W warunkach panujących w drogach oddechowych mikroorganizmy konkurują o żelazo, cynk i inne składniki odżywcze, reagują na aktywność układu odpornościowego oraz oddziałują na sąsiadujące populacje bakterii i grzybów. Wytwarzane przez nie związki mogą hamować wzrost konkurentów, regulować ekspresję genów, wpływać na tworzenie biofilmu albo bezpośrednio uszkadzać komórki gospodarza.
Kluczowe jest rozróżnienie trzech poziomów dowodów: obecności mikroorganizmu, wykrycia w jego genomie klastra genów umożliwiającego biosyntezę określonego związku oraz potwierdzenia, że metabolit rzeczywiście powstaje w drogach oddechowych. Sam potencjał genetyczny nie dowodzi produkcji substancji w organizmie pacjenta.
Naturalne metabolity o działaniu przeciwbakteryjnym i przeciwgrzybiczym
Pierwszą grupę tworzą związki mogące ograniczać wzrost innych mikroorganizmów. Ich aktywność jest jednym z mechanizmów konkurencji międzygatunkowej, ale skuteczność obserwowana w hodowli laboratoryjnej nie musi odpowiadać efektowi uzyskiwanemu w drogach oddechowych osoby z mukowiscydozą.
Achromonodin-1 – peptyd typu lasso wytwarzany przez Achromobacter
W genomach izolatów Achromobacter xylosoxidans pochodzących z plwociny osób z mukowiscydozą zidentyfikowano klaster genów kodujący achromonodin-1, peptyd typu lasso (ang. lasso peptide), czyli cząsteczkę o charakterystycznym układzie przestrzennym przypominającym pętlę z przewleczonym przez nią łańcuchem.
Metabolit otrzymano eksperymentalnie dzięki ekspresji odpowiednich genów w Escherichia coli. Achromonodin-1 hamował transkrypcję i wykazywał działanie przeciwbakteryjne wobec Achromobacter pulmonis, z minimalnym stężeniem hamującym (ang. minimum inhibitory concentration, MIC) wynoszącym 1,3 µM. Nie stwierdzono analogicznej aktywności wobec wybranych innych gatunków Achromobacter.
Autorzy rozważają, czy związek ten może uczestniczyć w konkurencji między gatunkami rodzaju Achromobacter. Jego rzeczywista funkcja w drogach oddechowych pozostaje jednak nieustalona.
Fluopsin C – działanie przeciwdrobnoustrojowe i toksyczność
Fluopsin C jest metabolitem zawierającym miedź, produkowanym przez P. aeruginosa. Klaster genów związany z jego biosyntezą występuje w ponad 99% genomów klinicznych i środowiskowych izolatów tej bakterii analizowanych w badaniach przytoczonych przez autorów.
W doświadczeniach laboratoryjnych fluopsin C działał między innymi na S. aureus, Klebsiella pneumoniae oraz drożdżaki Candida albicans i Candida auris. Opisywano także hamowanie biofilmu gronkowca złocistego.
Potencjalne zastosowanie związku jako substancji przeciwdrobnoustrojowej ograniczają wyniki wskazujące na działanie cytotoksyczne i hemolityczne oraz toksyczność w modelach zwierzęcych. Nie ustalono, jak fluopsin C wpływa na mikrobiotę dróg oddechowych w mukowiscydozie.
HQNO – oddziaływanie Pseudomonas aeruginosa na gronkowca złocistego
Jednym z najlepiej opisanych przykładów antagonizmu między patogenami jest działanie N-tlenku 2-heptylo-4-hydroksychinoliny (ang. 2-heptyl-4-hydroxyquinoline N-oxide, HQNO), wytwarzanego przez P. aeruginosa.
HQNO oddziałuje na elementy łańcucha transportu elektronów i hamuje oddychanie tlenowe S. aureus. Podczas długotrwałych współhodowli efekt ten może współdziałać z ograniczaniem dostępności żelaza przez siderofory P. aeruginosa, w tym piowerdynę (ang. pyoverdine) i piochelinę (ang. pyochelin), prowadząc do zahamowania wzrostu lub eliminacji gronkowca z układu eksperymentalnego.
Oddziaływanie HQNO nie musi jednak zawsze prowadzić do usunięcia konkurenta. Stężenia niższe od hamujących mogą sprzyjać utrzymywaniu się wariantów drobnokolonijnych gronkowca złocistego (ang. small-colony variants, SCV). Związek może także pobudzać wytwarzanie stafyloksantyny (ang. staphyloxanthin), karotenoidowego pigmentu o właściwościach przeciwutleniających.
HQNO może zmieniać metabolizm S. aureus, przesuwając go w kierunku fermentacji. Powstający mleczan jest następnie wykorzystywany przez P. aeruginosa. W przeglądzie opisano również mechanizm neutralizacji HQNO przez Mycobacteroides abscessus za pośrednictwem O-metylotransferazy.
Mechanizmy te pomagają wyjaśniać, dlaczego wzajemne oddziaływania bakterii nie sprowadzają się do prostego podziału na gatunki współpracujące i konkurujące.
Gladiolin, occidiofungin i pirolnitryna
Autorzy omawiają także gladiolin, makrolid poliketydowy produkowany przez niektóre szczepy Burkholderia gladioli. Metabolit hamuje bakteryjną polimerazę RNA. W badaniach eksperymentalnych opisywano jego aktywność wobec wybranych bakterii, w tym szczepów Mycobacterium tuberculosis opornych na izoniazyd lub ryfampicynę.
W odniesieniu do C. albicans wyniki poszczególnych doświadczeń nie były jednakowe. W późniejszych badaniach gladiolin nie hamował wzrostu drożdżaków w sposób obserwowany pierwotnie, ale ograniczał tworzenie strzępek. Wykazano też synergizm z amfoterycyną B w układach eksperymentalnych; nie jest to dowód skuteczności takiego połączenia w mukowiscydozie.
Kolejną grupę stanowią cykliczne glikopeptydy occidiofungin, których biosynteza jest możliwa u niektórych bakterii z kompleksu Burkholderia cepacia. Związki te oddziałują na aktynę i zaburzają procesy komórkowe grzybów, w tym endocytozę oraz rozwój strzępek.
Pirolnitryna (ang. pyrrolnitrin), wytwarzana przez wybrane gatunki Burkholderia, jest związkiem przeciwgrzybiczym, którego działanie wiąże się między innymi z zaburzeniem oddychania mitochondrialnego. Autorzy omawiają również inne naturalne substancje przeciwdrobnoustrojowe, podkreślając, że ich funkcja w zakażeniach dróg oddechowych nie zawsze została potwierdzona bezpośrednio.
Siderofory i inne metalofory – konkurencja o żelazo oraz cynk
Siderofory to związki chelatujące żelazo i ułatwiające mikroorganizmom jego pozyskiwanie z otoczenia. W organizmie gospodarza dostęp do tego pierwiastka ograniczają między innymi transferyna, laktoferyna i ferrytyna. Wytwarzanie sideroforów umożliwia bakteriom i grzybom częściowe przezwyciężanie tych ograniczeń.
Metabolity wiążące metale mogą również wpływać na sąsiadujące mikroorganizmy: pozbawiać je składników odżywczych albo, przeciwnie, stanowić dla nich źródło żelaza, jeśli są zdolne do wykorzystania odpowiedniego kompleksu.
Piowerdyna i piochelina – dwa siderofory Pseudomonas aeruginosa
Piowerdyna ma większe powinowactwo do jonów żelaza(III) niż piochelina. Przy ograniczonej dostępności żelaza P. aeruginosa może zwiększać wytwarzanie piowerdyny, a ograniczać syntezę piocheliny.
Piowerdyna hamuje wzrost A. fumigatus poprzez ograniczanie dostępności żelaza. Autorzy przywołują doświadczenia, w których mutanty P. aeruginosa niezdolne do biosyntezy piowerdyny wykazywały słabszy wzrost w płucach zwierząt niż szczepy wytwarzające ten siderofor. Opisano również wpływ piowerdyny na inne drobnoustroje występujące w mikrobiocie dróg oddechowych.
Wpływ piocheliny na A. fumigatus zależy między innymi od jej stężenia. W doświadczeniach przytoczonych w przeglądzie przy stężeniu 250 µM ograniczała wzrost grzyba, natomiast w zakresie 62-125 µM mogła go pobudzać, stanowiąc źródło żelaza w warunkach niedoboru tego pierwiastka.
Piochelina może także uczestniczyć w powstawaniu reaktywnych form tlenu (RFT; ang. reactive oxygen species, ROS), których nadmierna produkcja prowadzi do stresu oksydacyjnego. Autorzy opisują ponadto jej działanie uszkadzające na komórki nabłonka dróg oddechowych i śródbłonka naczyniowego.
W plwocinie osób z mukowiscydozą wykrywano ekspresję genów biosyntezy piocheliny, ale stężenie samego związku zazwyczaj pozostawało na poziomie granicy wykrywalności lub poniżej niej, wynoszącej około 1 µM. To rozróżnienie wskazuje, że aktywność szlaku biosyntezy nie jest równoznaczna z obecnością znacznych ilości gotowego metabolitu w materiale klinicznym.
Ornibaktyna i stafiloferryny
Ornibaktyna (ang. ornibactin) jest sideroforem produkowanym przez niektóre bakterie z rodzaju Burkholderia. W badaniach na gryzoniach zaburzenie jej biosyntezy lub transportu prowadziło do ograniczenia kolonizacji bądź utrzymywania się bakterii w płucach. Dokładne znaczenie ornibaktyny dla przewlekłego zakażenia w mukowiscydozie pozostaje jednak nieustalone.
Gronkowiec złocisty syntetyzuje dwa siderofory: stafiloferrynę A (ang. staphyloferrin A) i stafiloferrynę B (ang. staphyloferrin B). W materiale z plwociny osób z mukowiscydozą obserwowano zwiększoną ekspresję genów związanych z biosyntezą stafiloferryny B, co wskazuje na znaczenie mechanizmów pozyskiwania żelaza w tym środowisku.
Siderofory grzybów i przechwytywanie żelaza
Kropidlak popielaty wytwarza między innymi triacetylowaną fuzaryninę C (ang. triacetylfusarinine C), siderofor hydroksamianowy istotny dla pozyskiwania żelaza. W przytoczonych badaniach na zwierzętach zaburzenie transportu kompleksu tego związku z żelazem ograniczało wirulencję A. fumigatus.
Grzyb Scedosporium apiospermum produkuje natomiast siderofor Nα-methylcoprogen B. Związek ten może przechwytywać żelazo związane przez piowerdynę P. aeruginosa. Autorzy wskazują, że taki mechanizm może mieć znaczenie dla konkurencji między tymi mikroorganizmami, lecz jego rola w drogach oddechowych chorych na mukowiscydozę wymaga dalszych badań.
Staphylopine i pseudopaline – pozyskiwanie cynku
Nie wszystkie metalofory uczestniczą przede wszystkim w pozyskiwaniu żelaza. Staphylopine, wytwarzany przez S. aureus, może wiązać między innymi cynk, nikiel, kobalt, miedź i żelazo. W środowisku gospodarza związek pełni przede wszystkim funkcję związaną z pozyskiwaniem cynku, którego dostępność jest ograniczana przez kalprotektynę.
Pokrewny metabolit pseudopaline jest produkowany przez P. aeruginosa. W badaniach eksperymentalnych zaburzenie jego biosyntezy wiązało się ze zmianami tworzenia biofilmu i zwiększoną wrażliwością na tobramycynę. W mysim modelu zakażenia płuc mutant niezdolny do produkcji pseudopaline powodował mniejsze obciążenie bakteryjne i niższą śmiertelność niż szczep porównawczy.
Są to wyniki przedkliniczne. Nie dowodzą, że hamowanie biosyntezy tych metaloforów jest skuteczną metodą leczenia zakażeń układu oddechowego u ludzi.
Metabolity wykrywane bezpośrednio w materiale klinicznym
Autorzy przytaczają wyniki wcześniejszych badań, w których oznaczano stężenia wybranych metabolitów w materiale pobranym od osób z mukowiscydozą. Wartości te stanowią szczególnie ważny rodzaj dowodu, ponieważ potwierdzają obecność określonych związków w środowisku układu oddechowego, a nie tylko zdolność drobnoustrojów do ich produkcji w hodowli.
Wybrane stężenia opisane w przeglądzie
Dane pochodzą z różnych badań cytowanych w przeglądzie. Nie są wynikami jednego pomiaru u tych samych pacjentów i nie stanowią wartości referencyjnych do zastosowania w diagnostyce klinicznej.
Cząsteczki sygnałowe i komunikacja między drobnoustrojami
Kolejną grupę metabolitów tworzą substancje uczestniczące w komunikacji wewnątrzgatunkowej i międzygatunkowej. Szczególnie istotne jest zjawisko quorum sensing, czyli regulacji ekspresji genów zależnej od stężenia wydzielanych cząsteczek sygnałowych, które zwykle wzrasta wraz z zagęszczeniem populacji bakterii.
Mechanizmy te uczestniczą między innymi w kontroli biosyntezy określonych czynników wirulencji, tworzeniu biofilmu i dostosowywaniu metabolizmu do warunków środowiska.
N-acylowane laktony homoseryny i systemy Las oraz Rhl
P. aeruginosa wytwarza dwa dobrze poznane N-acylowane laktony homoseryny (ang. N-acylhomoserine lactones, AHL):
- lakton N-(3-oksododekanoilo)-L-homoseryny (ang. N-3-oxododecanoyl homoserine lactone; 3-oxo-C12-HSL), związany z układem LasI/LasR;
- lakton N-butanoilo-L-homoseryny (ang. N-butyryl homoserine lactone; C4-HSL), związany z układem RhlI/RhlR.
Obecność cząsteczek z grupy AHL potwierdzano w plwocinie osób z mukowiscydozą, u których wykrywano P. aeruginosa i Burkholderia cepacia. Związki te mogą wpływać nie tylko na bakterie, które je wytwarzają, ale również na zachowanie innych mikroorganizmów.
W układach eksperymentalnych 3-oxo-C12-HSL ograniczał między innymi tworzenie strzępek C. albicans oraz wpływał na wzrost i ekspresję wybranych czynników wirulencji S. aureus. Systemy Las i Rhl uczestniczą także w regulacji biosyntezy elastazy, fenazyn oraz ramnolipidów (ang. rhamnolipids).
PQS – sygnał chinolonowy Pseudomonas aeruginosa
Istotnym regulatorem aktywności P. aeruginosa jest 2-heptylo-3-hydroksy-4-chinolon, znany jako sygnał chinolonowy Pseudomonas (ang. Pseudomonas quinolone signal, PQS). Związek uczestniczy w regulacji biosyntezy metabolitów oraz ekspresji czynników wirulencji, w tym piocyjaniny (ang. pyocyanin).
PQS wykrywano w plwocinie, płynie z płukania oskrzelowo-pęcherzykowego (BAL) i w płucach usuniętych podczas transplantacji u osób z mukowiscydozą.
Jego biosynteza zależy również od dostępności tlenu. W warunkach jego niedoboru produkcja PQS może się zmniejszać, podczas gdy nadal możliwe jest powstawanie innych związków tego szlaku, w tym 2,4-dihydroksychinoliny (ang. 2,4-dihydroxyquinoline, DHQ).
PQS może także wiązać żelazo, lecz nie pełni klasycznej funkcji sideroforu transportującego ten pierwiastek do komórki.
Peptydy autoindukujące gronkowca złocistego
S. aureus wykorzystuje peptydy autoindukujące (ang. autoinducing peptides, AIP), oddziałujące na układ regulacyjny Agr. System ten wpływa na ekspresję genów kodujących między innymi toksynę alfa, toksynę delta, leukotoksyny oraz moduliny rozpuszczalne w fenolu.
Jest to przykład mechanizmu, za pomocą którego bakteria może koordynować produkcję czynników wirulencji odpowiednio do sygnałów pochodzących z własnej populacji.
Rzadziej poznane metabolity sygnałowe
Przegląd obejmuje również związki azetidomonamide A i B wytwarzane przez P. aeruginosa oraz valdiazen, opisany u Burkholderia cenocepacia. Azetidomonamide A może wpływać na cechy biofilmu i produkcję innych metabolitów, natomiast valdiazen reguluje ekspresję ponad 100 genów, w tym związanych z transportem metali.
Ich funkcje w rzeczywistych warunkach przewlekłego zakażenia układu oddechowego pozostają niedostatecznie poznane.
Toksyny i inne metabolity uszkadzające drogi oddechowe
Niektóre związki wytwarzane przez mikroorganizmy oddziałują bezpośrednio na nabłonek, komórki odpornościowe i procesy metaboliczne gospodarza. W tej grupie mieszczą się zarówno toksyny, jak i substancje pełniące równocześnie funkcje w konkurencji między drobnoustrojami.
Piocyjanina – stres oksydacyjny i uszkodzenie nabłonka
Piocyjanina jest fenazynowym metabolitem P. aeruginosa, zdolnym do uczestnictwa w reakcjach utleniania i redukcji. Przyjmując elektrony między innymi od NAD(P)H i przekazując je na tlen, może prowadzić do powstawania anionorodnika ponadtlenkowego oraz nadtlenku wodoru.
W badaniach przytoczonych przez autorów piocyjanina zaburzała czynność komórek nabłonka dróg oddechowych oraz nasilała stres oksydacyjny. Opisano między innymi:
- upośledzenie ruchu rzęsek i funkcji bariery nabłonkowej;
- zmiany w wydzielaniu interleukiny 8 (IL-8);
- hamowanie aktywności katalazy;
- inaktywację α1-antytrypsyny (ang. α1-protease inhibitor);
- zaburzenia oddychania komórkowego i wzrost uszkodzeń związanych z działaniem RFT.
Autorzy przytaczają stężenia piocyjaniny sięgające 100 µM w plwocinie i 130 µM w wydzielinie płucnej osób z mukowiscydozą. Obecność związku w materiale klinicznym wzmacnia znaczenie obserwacji eksperymentalnych, ale nie pozwala samodzielnie ustalić stopnia jego wpływu na przebieg choroby u konkretnego pacjenta.
Piocyjanina może ponadto uczestniczyć w pozyskiwaniu żelaza przez redukcję jonów Fe(III) do Fe(II), co łączy jej aktywność oksydoredukcyjną z metabolizmem bakterii.
Ramnolipidy – wpływ na transport śluzowo-rzęskowy i biofilm
Ramnolipidy są glikolipidowymi biosurfaktantami wytwarzanymi przez P. aeruginosa. Mogą osłabiać integralność połączeń ścisłych między komórkami nabłonka, zmieniać opór przeznabłonkowy, uszkadzać błony komórkowe i zaburzać czynność rzęsek.
W doświadczeniach opisanych w przeglądzie stwierdzano także zwiększenie wydzielania śluzu i ograniczenie transportu jonowego w nabłonku. W drogach oddechowych osób z mukowiscydozą, gdzie oczyszczanie śluzowo-rzęskowe jest już upośledzone, takie mechanizmy mogą dodatkowo utrudniać usuwanie wydzieliny.
Ramnolipidy oddziałują również na makrofagi i neutrofile oraz uczestniczą w utrzymywaniu architektury biofilmu. Ich stężenie w plwocinie osób z mukowiscydozą może osiągać 16 µM, co według cytowanych badań jest wystarczające do zaburzania funkcji transportu śluzowo-rzęskowego w odpowiednich modelach eksperymentalnych.
Gliotoksyna – metabolit kropidlaka popielatego
Gliotoksyna (ang. gliotoxin) jest metabolitem wytwarzanym między innymi przez A. fumigatus. Może uczestniczyć w reakcjach oksydoredukcyjnych, sprzyjających wytwarzaniu RFT, i wpływać na komórki nabłonka.
Autorzy przytaczają badania wskazujące, że gliotoksyna zaburza połączenia ścisłe między komórkami nabłonka oskrzelowego, osłabiając jego funkcję barierową. Związek wykrywano w płynie BAL pobranym od osób z mukowiscydozą.
Gliotoksyna może również uczestniczyć w konkurencji o metale między A. fumigatus i P. aeruginosa. Pałeczka ropy błękitnej może przeciwdziałać części tych oddziaływań dzięki enzymowi DnoP, uczestniczącemu w neutralizacji określonych związków zawierających grupy ditiolowe.
Kwas bongkrekowy i toxoflavin wytwarzane przez Burkholderia gladioli
Kwas bongkrekowy (ang. bongkrekic acid) jest toksyną zaburzającą transport ADP i ATP przez wewnętrzną błonę mitochondrialną. Klaster genów umożliwiający jego biosyntezę wykryto w genomach części izolatów B. gladioli pochodzących od osób z mukowiscydozą.
W cytowanych eksperymentach niektóre szczepy produkowały ten związek podczas wzrostu w syntetycznej pożywce imitującej plwocinę chorych na mukowiscydozę. Nie ustalono jednak jego stężeń w drogach oddechowych pacjentów ani bezpośredniego udziału w uszkodzeniu ich płuc.
Drugim omawianym metabolitem jest toxoflavin, związek o aktywności oksydoredukcyjnej. W badaniach współhodowli bakterii z kompleksu Burkholderia cepacia z produkującymi go szczepami B. gladioli obserwowano zwiększenie przeżywalności części bakterii podczas ekspozycji na niektóre antybiotyki, w tym cyprofloksacynę.
Nie oznacza to, że wykazano analogiczny mechanizm ochronny w drogach oddechowych ludzi. Kliniczne znaczenie tych interakcji pozostaje do ustalenia.
Stafyloksantyna – barwnik chroniący gronkowca złocistego
Stafyloksantyna jest karotenoidowym pigmentem odpowiadającym za charakterystyczne złociste zabarwienie wielu szczepów S. aureus. Jej właściwości przeciwutleniające mogą chronić bakterie przed reaktywnymi formami tlenu i chloru, w tym substancjami powstającymi w neutrofilach.
Mutanty pozbawione zdolności wytwarzania tego barwnika wykazują w badaniach laboratoryjnych większą wrażliwość na nadtlenek wodoru i mechanizmy bakteriobójcze neutrofili. Autorzy zaznaczają jednak, że nie przedstawiono bezpośrednich dowodów potwierdzających udział stafyloksantyny w wirulencji S. aureus konkretnie w mukowiscydozie.
W przeglądzie opisano też klemizol (ang. clemizole), lek przeciwhistaminowy badany eksperymentalnie jako inhibitor produkcji stafyloksantyny. Przytoczone wyniki uzyskano między innymi w mysim modelu zakażonych ran oparzeniowych. Nie stanowią one dowodu skuteczności klemizolu w leczeniu zakażeń płuc w mukowiscydozie.
Potencjalne kierunki badań nad leczeniem zakażeń
Autorzy wskazują dwa główne kierunki dalszych prac. Pierwszy obejmuje poszukiwanie nowych substancji przeciwdrobnoustrojowych wśród metabolitów naturalnie wytwarzanych przez bakterie i grzyby. Drugi dotyczy zakłócania procesów ważnych dla utrzymywania się drobnoustrojów w drogach oddechowych, takich jak pozyskiwanie metali, komunikacja chemiczna i biosynteza czynników wirulencji.
W tym drugim podejściu celem potencjalnej interwencji nie zawsze byłoby bezpośrednie zabicie bakterii. Możliwe jest badanie sposobów ograniczania jej zdolności do przetrwania, konkurowania z innymi mikroorganizmami lub uszkadzania komórek gospodarza.
Ograniczenia dostępnych dowodów
Znaczna część opisanych mechanizmów została poznana w hodowlach laboratoryjnych, analizach genomowych lub modelach zwierzęcych. Dla wybranych substancji potwierdzono bezpośrednią obecność w materiale pochodzącym z dróg oddechowych chorych na mukowiscydozę, ale dla innych dostępne są jedynie dane o potencjale biosyntetycznym drobnoustrojów.
Nie można zakładać, że obecność klastra genów oznacza produkcję aktywnego metabolitu w płucach, ani że aktywność przeciwdrobnoustrojowa in vitro przekłada się na skuteczność leczenia u ludzi.
Wnioski autorów
Niladri Bhowmik i Reed M. Stubbendieck podkreślają, że naturalne produkty biosyntezy drobnoustrojów mają znaczenie dla struktury i funkcjonowania społeczności mikroorganizmów w drogach oddechowych osób z mukowiscydozą. Mogą regulować konkurencję o składniki odżywcze, komunikację komórkową, powstawanie biofilmu oraz oddziaływanie patogenów na komórki gospodarza.
Autorzy zwracają uwagę, że dotychczas poznane metabolity reprezentują jedynie część potencjału biosyntetycznego mikrobioty. Liczne klastry genów wykrywane w genomach izolatów klinicznych mogą kodować substancje o nieznanej jeszcze strukturze i aktywności biologicznej.
Lepsze poznanie tych procesów może pomóc w zrozumieniu przewlekłych zakażeń wielodrobnoustrojowych oraz w poszukiwaniu kolejnych celów terapeutycznych. Na obecnym etapie wnioski dotyczące nowych strategii leczenia mają przede wszystkim charakter przedkliniczny.
Źródła i materiały
Natural Product Reports
Natural products shape microbial ecology and disease in the cystic fibrosis airway
26 października 2026, 18:30 · dzisiajUprawnienia i obowiązki pracownika z orzeczeniem o niepełnosprawnościFundacja Oddech Życia zaprasza na bezpłatny webinar „Uprawnienia i obowiązki pracownika z orzeczeniem o niepełnosprawności”, który odbędzie się w poniedziałek, 26 października 2026 roku, o godzinie 18:30. Spotkanie poprowadzi Magdalena…Sprawdź szczegóły 
