Kunstmatige heupimplantaten, knie-implantaten en katheters zijn vatbaar voor infecties:bacteriën die door het bloedsysteem stromen, kunnen zich op deze vreemde oppervlakken verzamelen en zich ophopen om zich te vermenigvuldigen.

Nutsvoorzieningen, Onderzoekers van de Universiteit van Michigan, in samenwerking met The Scripps Research Institute, hebben ontdekt dat een eiwit dat in het menselijk lichaam wordt geproduceerd, dit probleem kan bestrijden.

Wanneer bacteriën zich op een oppervlak verzamelen, ze vormen een beschermende laag die een "biofilm" wordt genoemd. Deze biofilms worden bij elkaar gehouden door een steiger die is samengesteld uit een eiwit dat "amyloïde" wordt genoemd en dat de bacterie zelf produceert. Het bacteriële amyloïde is vergelijkbaar met de structuur die neuronen in de hersenen van mensen met de ziekte van Alzheimer snauwt, het vermogen van de persoon om herinneringen te vormen en op te roepen, verstoort.

In het geval van bacteriën op een prothese, biofilms beschermen de kolonie bacteriën tegen zijn omgeving, inclusief antibiotica die een arts kan voorschrijven om de infectie aan te pakken. In een nieuwe studie, ontdekten de onderzoekers dat een door mensen geproduceerd eiwit, transthyretine genaamd, of TTR, kan de vorming van amyloïde en biofilm in E. coli onderdrukken, een veel voorkomende bacteriestam die bij mensen wordt aangetroffen.

Het team, waaronder Matthew Chapman, U-M hoogleraar moleculaire, cellulaire en ontwikkelingsbiologie; Joel Buxbaum, hoogleraar moleculaire geneeskunde met TSRI; en hoofdauteur Neha Jain, een postdoctoraal onderzoeker in het Chapman-lab, publiceerden hun resultaten in de Proceedings van de National Academy of Science .

"Een van de belangrijkste gezondheidsimplicaties voor biofilms is op katheters. Op elk soort apparaat dat u in een mens probeert te plaatsen, er ontstaat een biofilm, " zei Chapman, U-M hoogleraar moleculaire, cellulaire en ontwikkelingsbiologie. "Dit is een enorme groot probleem omdat ze maar een paar dagen gekatheteriseerd zijn, bacteriën kunnen biofilms vormen op het apparaat, wat tot ernstige infecties kan leiden."

Het team bestudeerde hoe TTR interageerde met een stam van E. coli die wordt aangetroffen bij urineweginfecties. In UTI's, de bacteriestam nestelt zich in de blaas, biofilmgemeenschappen vormen. Bacteriën in een biofilm omhullen zichzelf in een laag amyloïde vezels die hen helpen beschermen tegen stressoren in de omgeving. E. coli-amyloïden zijn samengesteld uit een eiwit dat CsgA wordt genoemd.

Toen de onderzoekers gezuiverd TTR en CsgA mengden, CsgA kon geen beschermende amyloïden maken. Door de belangrijkste verdediging van een bacterie tegen zijn omgeving af te breken, kan het lichaam de infectie effectiever bestrijden.

"Het is gemakkelijker om afzonderlijke stokken te breken dan een bundel. bacteriële infecties kunnen effectiever worden aangepakt als bacteriën niet bij elkaar worden gehouden in biofilms, " zei Jain. "We ontdekten dat TTR biofilmvorming in een uropathogene E. coli-stam evenals andere bacteriële stammen kan voorkomen."

Buxbaum, die lang TTR heeft gestudeerd, wees erop dat TTR onder bepaalde omstandigheden zelf amyloïde vezels kan vormen, en het zou dit vermogen kunnen zijn dat TTR de structurele kenmerken geeft om de vorming van amyloïde door andere eiwitten te onderbreken, zoals CsgA.

Ongeveer één op de 100 mensen die een heup- of knieprothese krijgen, ervaart een infectie, volgens de American Academy of Orthopaedic Surgeons. Een onderzoek uit 2001 wees uit dat 95 procent van de urineweginfecties bij ernstig zieke patiënten terug te voeren waren op hun katheters, terwijl 87 procent van de bloedbaaninfecties afkomstig was van een inwonende vasculaire katheter en 86 procent van de gevallen van longontsteking werd geassocieerd met een mechanische ventilator.

"Het is mogelijk dat producten die zijn afgeleid van of gebaseerd op deze eiwitinteracties dit probleem in de geneeskunde kunnen verminderen, dat zich biofilms vormen op veel kunstmatige oppervlakken die in het lichaam zijn geïmplanteerd, " zei Buxbaum. "Het idee is dat we deze oppervlakken met dit eiwit kunnen impregneren, zodat ze deze biofilms niet vormen en het gemakkelijker wordt om deze infecties met antibiotica te behandelen."

Chapman en Buxbaum zeggen dat de implementatie hiervan meer onderzoek vereist, maar de verhuizing kan infecties op implantaten en antibioticaresistentie helpen voorkomen.

"Als je die weerstand zou kunnen aanpakken, de gastheer kan de infectie mogelijk verwijderen, "Zei Chapman. "Je zou mogelijk ook lagere doses antibiotica kunnen voorschrijven of de duur van het antibioticagebruik verkorten, dat zouden allemaal goede dingen zijn."