Infeksjoner: Hvordan vet kroppene våre når de skal gjengjelde?
En ny studie belyser hvordan celler smittet med Pseudomonas aeruginosa kan ane patogenet og bestemme om de skal slå tilbake eller ikke. Forskningen gir også viktig informasjon for utvikling av alternativer til antibiotika.
Pseudomonas aeruginosa er en gramnegativ bakterie som lever i jord og vann. Det er et opportunistisk patogen, noe som betyr at det forårsaker sykdom først og fremst hos mennesker som har et svekket immunforsvar.
De som er i fare inkluderer personer som lever med cystisk fibrose og de som bor i helsetjenester.
Patogenet kan også forårsake lungebetennelse, urinveisinfeksjoner, samt kirurgiske sårinfeksjoner.
Det som gjør denne bakterien spesielt utfordrende er at den er resistent mot en rekke antibiotika.
Centers for Disease Control and Prevention (CDC) har nylig identifisert multiresistente stammer av P. aeruginosa som en alvorlig trussel. I 2017 registrerte CDC 32600 infeksjoner hos sykehuspasienter og 2700 estimerte dødsfall.
Hvordan forsvarer cellene våre seg mot P. aeruginosa infeksjon? Og hva kan forskere gjøre for å takle multiresistente stammer?
Quorum sensing
Bakterier kan bruke en sofistikert metode som kalles quorum sensing for å kommunisere med hverandre og for å regulere deres kollektive atferd.
Systemet gir dem informasjon om tettheten til bakteriekolonien og hvilke andre bakteriearter som er tilstede i omgivelsene.
Quorum sensing er avhengig av signalmolekyler som kalles autoindusere. Bakterier slipper disse ut i sitt miljø for å sende meldinger til hverandre.
En rekke bakterielle prosesser avhenger av kvorum sensing. Disse inkluderer dannelsen av biofilmer og utskillelsen av virulensfaktorer, som begge kan forårsake en betydelig trussel mot helsen vår.
Skriver i journalen Vitenskap, Pedro Moura-Alves og Stefan Kaufmann fra Max Planck Institute for Infection Biology i Berlin i Tyskland forklarer hvordan infiserte celler kan fange opp P. aeruginosa autoindusere, slik at de kan velge den beste forsvarsmetoden.
Medisinske nyheter i dag snakket med professor Kaufmann om forskningen.
Han forklarte at “P. aeruginosa er et viktig nosokomielt patogen med høy antimikrobiell resistens. Nosokomiale patogener er ofte resistente mot antimikrobielle stoffer (antibiotika). Nosokomielle infeksjoner erverves vanligvis på sykehus. ”
"Samtidig, P. aeruginsoa er en allestedsnærværende mikrobe i miljøet, og den kan finnes i servanter osv. Det er sannsynlig at folk kommer i kontakt med P. aeruginosa ofte i lave doser når de ikke er skadelige, fortsatte han.
"I motsetning til dette, hvis de vokser opp til høyere overflod, slår de på genprogrammet sitt, som gjør det mulig for dem å angripe verten fordi de nå produserer virulensfaktorer."
‘Spionere’ på P. aeruginosa
I en tidligere studie publisert i Natur, Moura-Alves og Kaufman viste at en transkripsjonsfaktor kalt aryl hydrokarbonreseptor (AhR) kan ane virulensfaktorer frigjort av P. aeruginosa.
For sin nåværende forskning brukte teamet en kombinasjon av humane celler, sebrafisk og mus, for å vise at AhR kan oppdage quorum sensing autoinducere.
"Vi ble overrasket over å finne at Aryl Hydrocarbon Receptor er i stand til å spionere på bakteriekommunikasjonsspråk, og oversette det til vertsforsvar," Moura-Alves, som nå jobber ved Ludwig Institute for Cancer Research ved Oxford University i Storbritannia. , fortalte MNT.
"Dette gjør det mulig for verten å overvåke smitte og reagere deretter på nivået av trussel."
Teamet skriver i avisen:
“Vi foreslår at AhR er i stand til å oppdage status quo ved å spionere på interbakteriell kommunikasjon P. aeruginosa samfunnet under smitte, slik at verten kan mobilisere den mest hensiktsmessige forsvarsmekanismen i henhold til alvorlighetsgraden av trusselen. ”
Å forstyrre kvorumsensing er en måte forskere prøver å løse trusselen om multiresistent P. aeruginosa infeksjoner.
"Ved å forstyrre bakterievekst og modulere vertsrespons mer presist, kan våre funn hjelpe oss og andre med å utvikle bedre (mer presise) nye intervensjonstiltak," forklarte professor Kaufmann til MNT.
Mens slike alternativer kan være langt i fremtiden, bør teamets nye innsikt i hvordan bakteriene kommuniserer med hverandre hjelpe med denne strategien.
