Badacze UNC School of Medicine z USA pod kierownictwem dr Briana Conlona odkryli, w jaki sposób cząsteczki zwane ramnolipidami mogą sprawić, że antybiotyki aminoglikozydowe będą skuteczniejsze w najcięższych zakażeniach wywołanych gronkowcem złocistym Staphylococcus aureus.
Gronkowiec złocisty Staphylococcus aureus odpowiedzialny jest za ciężkie zakażenia szpitalne. Jest też w gronie kilku niebezpiecznych gatunków bakterii dla chorych z mukowiscydozą, powodując trudne w leczeniu infekcje płuc.
Naukowcy w artykule opublikowanym w Cell Chemical Biology poinformowali, że zastosowanie cząsteczek zwanych ramnolipidami może uczynić antybiotyki aminoglikozydowe, takie jak tobramycyna, setki razy silniejszymi przeciwko różnym szczepom gronkowca S. aureus – w tym szczepom, które w innym przypadku byłyby bardzo trudne do wyeliminowania. Ramnolipidy skutecznie rozluźniają błony zewnętrzne komórek gronkowca S. aureus, dzięki czemu cząsteczki aminoglikozydowe mogą łatwiej się do nich przedostać.
„Stwierdziliśmy, że zmiana przepuszczalności błony komórkowej bakterii w celu indukcji wychwytu aminoglikozydu jest niezwykle skuteczną strategią przeciwko S. aureus ” – wyjaśnia szef zespołu badawczego, dr Brian Conlon, Doktor, adiunkt na wydziale mikrobiologii i immunologii w UNC School of Medicine.
Standardowe leczenie infekcji wywołanych przez wiele szczepów S. aureus nie zabija bakterii, ponieważ bakterie uzyskały genetyczną oporność na antybiotyki lub rosną w organizmie w sposób, który czyni je z natury mniej wrażliwymi na leki. Na przykład S. aureus może dostosować swój metabolizm, aby przetrwać w strefach o niskiej zawartości tlenu w ropniach lub w płucach wypełnionych śluzem osób z mukowiscydozą. W tych środowiskach bakteryjna zewnętrzna ściana lub błona staje się stosunkowo nieprzepuszczalna dla aminoglikozydów, takich jak tobramycyna.
Conlon i współpracownicy, w tym doktorantka Lauren Radlinski, odkryli w badaniu z 2017 roku, że ramnolipidy znacznie zwiększają siłę działania tobramycyny w stosunku do “zwykłych” szczepów S. aureus.
Ramnolipidy to małe cząsteczki wytwarzane przez inny gatunek bakterii, pałeczkę ropy błękitnej Pseudomonas aeruginosa. Ramnolipidy są uważane za jedną z naturalnych broni P. aeruginosa przeciwko innym bakteriom. Przy dużych dawkach tworzą dziury w błonach komórkowych swoich konkurentów. Naukowcy z UNC odkryli, że ramnolipidy znacznie zwiększają wychwyt cząsteczek tobramycyny, nawet przy niskich dawkach antybiotyku.
W nowym badaniu naukowcy przetestowali kombinacje ramnolipid-tobramycyna przeciwko populacjom S. aureus, które są szczególnie trudne do wyeliminowania w zwykłej praktyce klinicznej. Naukowcy odkryli, że ramnolipidy zwiększają siłę działania tobramycyny przeciwko:
- gronkowcom S. aureus rosnącym w niszach o niskiej zawartości tlenu;
- MRSA (S. aureus oporny na metycylinę), które są genetycznie oporne na niektóre antybiotyki;
- opornym na tobramycynę szczepom S. aureus izolowanym od pacjentów z mukowiscydozą;
- formom przetrwalnikowym S. aureus, które normalnie mają zmniejszoną wrażliwość na antybiotyki.
Lauren Radlinski wyjaśnia: „Dawki tobramycyny, które normalnie miałyby niewielki lub żaden wpływ na populacje S. aureus, szybko eliminowały bakterie, dzięki ramnolipidom”.
Naukowcy ustalili, że ramnolipidy nawet w niskich dawkach zmieniają błonę S. aureus w sposób, który czyni ją znacznie bardziej przepuszczalną dla aminoglikozydów. Każdy testowany antybiotyk w tej rodzinie – w tym tobramycyna, gentamycyna, amikacyna, neomycyna i kanamycyna – miał zwiększoną moc działania.
Eksperymenty wykazały ponadto, że ta strategia zwiększania siły działania jest skuteczna nie tylko przeciwko S. aureus, ale także kilku innym gatunkom bakteryjnym, w tym Clostridium difficile, który jest główną przyczyną poważnych, często śmiertelnych chorób biegunkowych wśród osób starszych i pacjentów w szpitalach.
Ramnolipidy występują w wielu wariantach, a naukowcy mają teraz nadzieję ustalić, czy istnieje wariant optymalny, który działa silnie na inne bakterie, a jednocześnie wywiera niewielki lub żaden toksyczny wpływ na komórki ludzkie.
Więcej o MRSA w artykule: GRONKOWIEC ZŁOCISTY (STAPHYLOCOCCUS AUREUS), MRSA W MUKOWISCYDOZIE
fot. NIAID, mat. dzięki uprzejmości University of North Carolina at Chapel Hill School of Medicine
