Pseudomonas aeruginosa: koszt adaptacji do życia w płucach chorego z mukowiscydozą

0

Nowe badanie opublikowane w Nature Communications, prowadzone przez brytyjskich naukowców z Uniwersytetu w Liverpoolu we współpracy z naukowcami z Uniwersytetu w Salford, potwierdzają, że w miarę jak bakterie adaptują się do ludzkiego ciała, mogą z czasem stać się bardziej podatne na antybiotyki, a zatem łatwiej je zabić.

Bakterie oporne na antybiotyki są w stanie przetrwać, a nawet rozmnażać się w obecności antybiotyku. Większość bakterii powodujących infekcję może stać się odporna na co najmniej kilka antybiotyków (są też superbakterie odporne na większość antybiotyków).

Bakterie stają się coraz bardziej oporne na antybiotyki, co powoduje, że infekcje takie jak zapalenie płuc, gruźlica stają się trudniejsze do leczenia, prowadząc do zwiększonych kosztów leczenia, przedłużonego pobytu w szpitalu i wyższej śmiertelności.

Organizm oportunistyczny w płucach chorego na mukowiscydozę

Pseudomonas aeruginosa to gatunek bakterii, który jest w stanie przetrwać w trudnych warunkach. Występuje powszechnie w glebie i wodzie stojącej i może infekować ludzi, zwierzęta i rośliny. Zwykle nie powoduje choroby u zdrowych ludzi, ale jest opisywany jako “oportunistyczny” organizm, powodujący poważne infekcje, gdy nasza normalna obrona jest osłabiona. Jest to główna przyczyna infekcji płuc, szczególnie u pacjentów z mukowiscydozą.

Naukowcy chcieli ustalić, w jaki sposób bakterie przystosowały się do środowiska płuc oraz czy proces ten wpłynął na odporność bakterii na leczenie antybiotykami.

Korzystając z modeli długoterminowej infekcji płucnej, zespół zidentyfikował mutacje, które pojawiły się w bakteryjnym DNA w trakcie infekcji i które doprowadziły do ​​zmiany zdolności pałeczek ropy błękitnej Pseudomonas do przetrwania w płucach. Mutacje umożliwiły bakteriom bardziej skuteczne przyłączanie się do komórek płucnych i odporność na układ odpornościowy gospodarza.

Co ważne, te same zmiany spowodowały również, że Pseudomonas jest bardziej wrażliwy na antybiotyki, co daje nadzieję, że nawet bakterie bardzo dobrze przystosowane do środowiska płuc można zwalczać za pomocą konwencjonalnych antybiotyków. Nowe badanie, opublikowane 6 lipca 2018 r. w czasopiśmie naukowym Nature Communications. Badania rzucają nowe światło na to, jak patogeny bakteryjne mogą się zmieniać w trakcie pojedynczej infekcji u pacjenta.

Koszt adaptacji do życia w płucach chorego na mukowiscydozę

Dr Daniel Neill, członek zespołu, który prowadził badania na Uniwersytecie w Liverpoolu, wyjaśnia: “Aby bakteria taka jak Pseudomonas aeruginosa przetrwała w płucach, musi szybko się przystosować. Ciało ludzkie zawiera szereg mechanizmów obronnych, które szybko zabijają bakterie, jeśli te nie potrafią znaleźć sposobów na obronę. Mutacje, które zidentyfikowaliśmy w Pseudomonas w tym badaniu, były ważne dla umożliwienia bakterii odporności na działanie antybakteryjnego enzymu układu odpornościowego gospodarza zwanego lizozymem. Zaskoczyło nas to, że adaptacja ta wiąże się z pewnym kosztem, ponieważ bakterie niosące mutację bardzo łatwo zostały zabite przez antybiotyki”.

Współautor badań, dr Ian Goodhead, wykładowca chorób zakaźnych na Uniwersytecie w Salford kontynuuje: “W przypadku mukowiscydozy jest jasne, że bakterie mają wybór: przeżyją w płucach lub bronią się przed antybiotykami. Przystosowując się.., stają się bardziej podatne na antybiotyki”.

Trwają dalsze prace nad zrozumieniem tych procesów, jak wyjaśnia dr Joanne Fothergill z Uniwersytetu w Liverpoolu: “Kiedy bakterie wywołują infekcje w płucach, robią to w postaci złożonej populacji drobnoustrojów. Nie każda pałeczka ropy błękitnej Pseduomonas aeruginosa jest taka sama, nawet u jednego pacjenta. Musimy teraz zrozumieć, czy zidentyfikowane przez nas mutanty wrażliwe na antybiotyki są chronione podczas infekcji, żyjąc jako część społeczności wraz z bardziej odpornymi szczepami.”

Zespół ma nadzieję, że odkrycia mogą doprowadzić do lepszej diagnozy i leczenia zakażeń Pseudomonas aeruginosa u osób z mukowiscydozą, jak to opisuje prof. Aras Kadioglu z Uniwersytetu w Liverpoolu: “Stwierdziliśmy, że mutacje te pojawiają się we wczesnej fazie infekcji i mogą pochodzić z żywych organizmów Pseudomonas aeruginosa w nosie i zatokach. U dzieci z mukowiscydozą występuje wysokie ryzyko rozwoju infekcji płuc, ale wczesne wykrycie infekcji może być możliwe dzięki pobieraniu wymazów z nosa w celu wykrycia obecności bakterii Pseudomonas. Jeśli bakterie tam są i niosą mutacje, które zidentyfikowaliśmy, możliwe będzie leczenie pacjenta, zanim infekcja płuc rozwinie się.”

Pełne wyniki badań, zatytułowane “Evolutionary trade-offs associated with loss of PmrB function in host-adapted Pseudomonas aeruginosa, można znaleźć tutaj.

Zostaw odpowiedź

Twoj adres e-mail nie bedzie opublikowany.