Wetenschappers van de UNC School of Medicine hebben ontdekt dat een bacterie veel meer of minder vatbaar kan worden voor een antibioticum, afhankelijk van de specifieke bacteriegemeenschap in zijn midden.

De wetenschappers ontdekten specifiek dat de bacterie Pseudomonas aeruginosa specifieke moleculaire factoren kan produceren die het vermogen van een antibioticum om Staphylococcus aureus te doden drastisch verhogen of verlagen. een andere bacterie die vaak samen met P. aeruginosa .

De bevindingen, gepubliceerd in PLoS Biologie , wijzen op de mogelijkheid van nieuwe antibiotica die deze factoren gebruiken om de gevoeligheid voor antibiotica te vergroten.

Het onderzoek laat ook zien hoe het begrijpen van de precieze mix van bacteriën en hun interacties een standaard onderdeel zou kunnen worden van de klinische praktijk bij de behandeling van bacteriële infecties, vooral de gevaarlijkere infecties met antibioticaresistentie. Artsen meten momenteel de gevoeligheid voor antibiotica van een infecterende bacteriesoort door deze afzonderlijk van andere soorten te onderzoeken.

"De interacties met P. aeruginosa kan volledig veranderen S. aureus gevoeligheid voor standaard antibiotica, " zei senior auteur Brian P. Conlon, doctoraat, universitair docent microbiologie en immunologie aan de UNC.

Resistentie tegen antibiotica door bacteriën en andere microben is een aanhoudende volksgezondheidscrisis, bijdragen aan ongeveer twee miljoen infecties en 23, 000 doden per jaar in de Verenigde Staten, volgens de Centers for Disease Control and Prevention. P. aeruginosa , bijvoorbeeld, is een multiresistente ziekteverwekker die wordt geassocieerd met ziekenhuisinfecties, inclusief ventilator-geassocieerde pneumonie. Wat betreft S. aureus ¬, sommige stammen veroorzaken geen ziekte. Anderen veroorzaken de klassieke "stafylokok" -infecties die antibiotica doden. andere stammen, Hoewel, zijn antibioticaresistent.

Onderzoekers racen om manieren te vinden om de weerstand van deze en andere bacteriën te overwinnen.

Een aanwijzing in de race om antibioticaresistentie te overwinnen die Conlon en collega's hebben ontdekt, is dat: S. aureus neemt soms een langzaam groeiende, "low-energy" staat die het moeilijker maakt om te doden met antibiotica. Het team van Conlon veronderstelde dat deze lage-energietoestand zou kunnen voortkomen uit concurrentie tussen soorten. Met andere woorden, een mede-infecterende bacteriesoort heeft mogelijk het vermogen ontwikkeld om factoren te produceren die microbiële concurrenten in het nadeel stellen. Dergelijke factoren kunnen onder meer toxines, enzymen, of verschillende bacteriële componenten die uniek zijn voor specifieke stammen.

"We weten dat P. aeruginosa vaak co-infecteert met S. aureus en scheidt factoren die rotzooien met S. aureus het metabolisme, "Zei Conlon. "Dus onze hypothese was dat deze interactie zou kunnen gooien S. aureus in een meer antibioticaresistente staat."

Conlon en collega's, waaronder eerste auteur Lauren Radlinski, een afgestudeerde student in het Conlon Laboratory die de meeste experimenten uitvoerde, onderzocht deze mogelijkheid in de nieuwe studie. Ze richtten een panel op van S. aureus culturen, blootgesteld aan moleculen uitgescheiden door 14 verschillende P. aeruginosa stammen, en testte vervolgens de gevoeligheid van elke cultuur voor een van de drie antibiotica:vancomycine, tobramycine, en ciprofloxacine.

De resultaten waren opvallend en hebben implicaties voor de klinische praktijk.

De P. aeruginosa beïnvloede factoren S. aureus gevoeligheid voor alle drie antibiotica, in sommige gevallen in enorme mate. Sommige soorten P. aeruginosa , zoals verwacht, aanzienlijk verminderd S. aureus gevoeligheid voor tobramycine en ciprofloxacine. Verrassend genoeg, Hoewel, veel andere soorten P. aeruginosa Sterk verbeterd S. aureus gevoeligheid voor antibiotica die in de experimenten werden gebruikt.

"Factoren uitgescheiden door acht van de P. aeruginosa stammen, bijvoorbeeld, veroorzaakt 100 tot 1000 keer meer doden van S. aureus door vancomycine, vergeleken met de controlecultuur van S. aureus waaraan niet werd blootgesteld P. aeruginosa factoren, ' zei Conlon.

De onderzoekers identificeerden drie specifieke P. aeruginosa factoren die verantwoordelijk zijn voor deze effecten:

• Een eiwitsnijdend enzym, LasA genaamd, verhoogde het vermogen van vancomycine om te doden S. aureus .
• Een reeks vetgerelateerde moleculen, rhamnolipiden genaamd, nam toe S. aureus de opname van tobramycine.
• Een klein organisch molecuul genaamd HQNO remde het metabolisme van S. aureus , waardoor het meer antibioticaresistent werd.

Conlon en collega's zeiden dat het mogelijk zou kunnen zijn om nieuwe antibiotica te maken die de gevoeligheidsverhogende factoren LasA en rhamnolipiden bevatten - en/of de gevoeligheidsverlagende factor HQNO blokkeren - om een ​​beter arsenaal op te bouwen tegen ernstige bacteriële infecties.

Een andere benadering zou zijn om eenvoudige bacteriële genetische tests te ontwikkelen waarmee artsen kunnen detecteren wanneer een co-infecterende bacterie waarschijnlijk factoren afscheidt die de gevoeligheid voor antibiotica aanzienlijk beïnvloeden.

Het team van Conlon is nu aan het sequensen P. aeruginosa stammen om te zien hoe gensequenties variëren tussen stammen en hoe deze variantie het vermogen van deze stammen beïnvloedt om de bovengenoemde factoren te produceren die Conlon's lab heeft beschreven.