Gestaag en meedogenloos, de bacterie die gonorroe veroorzaakt, is langs de afweer van de geneeskunde geglipt, het verwerven van resistentie tegen ooit betrouwbare medicijnen, inclusief penicilline, tetracycline, en ciprofloxacine. Deze voormalige getrouwen worden niet langer gebruikt om de seksueel overdraagbare aandoening te behandelen.

In 2010, na enkele spanningen van Neisseria gonorrhoeae , de bacterie die verantwoordelijk is voor gonorroe, begon resistentie te vertonen tegen een van de laatst overgebleven klassen van antibiotica, de Centers for Disease Control and Prevention begonnen met het aanbevelen van "dual therapie, " wat betekent dat artsen nu twee medicijnen tegelijkertijd voorschrijven om gonorroe te bestrijden. Momenteel die twee medicijnen zijn ceftriaxon, een lid van de cefalosporineklasse van antibiotica, en azithromycine.

Met de toenemende angst dat gonorroe deze laatste verdedigingsmechanismen zou kunnen doorbreken, het werk van onderzoekers als kristallograaf Christopher Davies, doctoraat, is cruciaal.

"We kijken op moleculair niveau naar de gebeurtenissen die iedereen bezorgd hebben gemaakt daar in de klinieken, " zei Davies, een professor in de afdeling Biochemie &Moleculaire Biologie en directeur van het MUSC Centrum voor Structurele Biologie.

Het team van Davies heeft zojuist een artikel gepubliceerd dat laat zien hoe cefalosporines binden en een gonokokkeneiwit genaamd penicilline-bindend eiwit 2 (PBP2) binden en inactiveren. Onder leiding van postdoctoraal fellow Avinash Singh, doctoraat, de onderzoekers toonden aan dat het eiwit belangrijke structurele veranderingen ondergaat, inclusief draaien en rollen van een lus om het antibioticum te binden, die de reactie met cefalosporines versterken. Zonder deze veranderingen het eiwit zou veel langzamer reageren met het antibioticum.

Davies legde uit dat alle antibiotica werken door zich te richten op essentiële functies in een bepaalde bug. Cefalosporines werken door de bacteriële celwand aan te vallen.

Normaal gesproken, PBP2 beweegt langs het cytoplasmatische membraan van de bacteriële cel, reiken in de ruimte tussen het cytoplasmatische membraan en het buitenmembraan, op zoek naar peptiden om aan te binden. Het eiwit verbindt peptiden met elkaar om een ​​gaas te creëren - net als een uienzak in de supermarkt, zei Davies. Maar antibiotica springen erin om zich aan het eiwit te binden voordat het bij een peptide kan komen.

"Het eiwit loopt zoals normaal rond de membraanlaag, maar de actieve plaats wordt geblokkeerd door antibiotica, dus al die mogelijke interacties met het peptidesubstraat zijn vruchteloos, ' zei Davies.

Met het eiwit buiten gebruik en niet het bouwen van het gaas, gaten beginnen te verschijnen in de celwand. Cytoplasma begint te lekken, en de cel barst en sterft, zei Davies.

Maar de resistente stammen, die zijn geïdentificeerd in Japan, Frankrijk, Spanje en meest recentelijk in Canada, ontwijk de dodelijke werking van cefalosporines door te voorkomen dat het antibioticum zich aan het eiwitdoelwit bindt. Hoe ze dit bereiken, is een belangrijk aandachtspunt van Davies' onderzoek.

Er zijn 60 enkele mutaties op het PBP2-eiwit in de resistente stammen van gonorroe. Het team van Davies heeft zes mutaties geïdentificeerd die aan de basis liggen van de resistentie en bekijkt hoe de mutaties de manier veranderen waarop het eiwit reageert op antibiotica.

Zodra onderzoekers begrijpen hoe de mutaties antibiotica verhinderen hun werk te doen, nieuwe medicijnen kunnen worden ontwikkeld, zei Davies. Als we weten welke mutaties belangrijk zijn, kan er ook een diagnostische test worden ontwikkeld om artsen te vertellen of een bepaalde patiënt een resistente stam heeft en, daarom, welke medicijnen u moet voorschrijven.

Davies zei dat het lijkt alsof de mutaties de flexibiliteit van het eiwit beperken, het voorkomen van de structurele veranderingen die nodig zijn om het antibioticum te binden. Dat veroorzaakt een nieuw mysterie. Als die bewegingen cruciaal zijn voor zijn taak om zich aan peptiden te binden en het netwerk te bouwen dat de celwand intact houdt, hoe kunnen de mutaties het antibioticum blokkeren maar toch de normale reactie toestaan? "Dit is het meest fascinerende aspect van ons onderzoek, ' zei Davies.

"Het is een essentiële functie, dus de mutaties kunnen het eiwit niet te veel veranderen. Het moet kunnen discrimineren. Het discrimineren van een antibioticum met behoud van de normale binding en reactie met hun substraat is een delicate evenwichtsoefening die ze moeten onderhandelen, " hij zei.

Deze evenwichtsoefening kan de reden zijn dat antibioticaresistente gonorroe zich niet zo snel heeft verspreid als verwacht.

"Er zijn fitnesskosten. Ze functioneren niet zo goed als hun gevoelige tegenhangers, en het is waarschijnlijk om die reden dat ze zich niet zo snel verspreiden als mensen vreesden dat ze zouden doen, ' zei Davies.

Hoewel de resistente gonorroe zich niet zo snel verspreidt als volksgezondheidsfunctionarissen vreesden, er is een toename van het aantal gevallen van gevoelige gonorroe, evenals andere seksueel overdraagbare aandoeningen.

Gonorroe-diagnoses zijn tussen 2013 en 2017 met 67% gestegen, Volgens het CDC.

"We verwachten dat gonorroe uiteindelijk ons ​​laatste zeer effectieve antibioticum zal afslijten, en aanvullende behandelingsopties zijn dringend nodig, " zei Gail Bolan, MD, directeur van de afdeling SOA-preventie van de CDC, toen het die cijfers vrijgaf.

South Carolina heeft het vierde hoogste percentage gonorroe, volgens een analyse van CDC-nummers door Health Testing Centers, een laboratoriumtestdienst.

MUSC infectieziektespecialist Eric Meissner, MD, doctoraat, zei dat het niet helemaal duidelijk is waarom het aantal SOA's toeneemt.

"We weten dat er bewezen interventies zijn die individuen kunnen gebruiken, inclusief regelmatig condoomgebruik, die de kans op het krijgen van een seksueel overdraagbare aandoening aanzienlijk verminderen. Dus de stijging van het SOA-percentage suggereert dat er behoefte is aan meer volksgezondheidsinterventies en onderwijs, " hij zei.

Hoewel gonorroe niet dodelijk is, het kan levenslange problemen veroorzaken als het niet wordt behandeld, waaronder onvruchtbaarheid en gevoeligheid voor andere seksueel overdraagbare aandoeningen, zoals hiv.

"Een belangrijk ding voor mensen om te weten is dat je gonorroe kunt hebben en geen symptomen hebt, dus u kunt niet alleen vertrouwen op de afwezigheid van symptomen om u gerust te stellen dat u of uw seksuele partner geen gonorroe heeft, " zei Meissner. "Seksueel actieve mensen die risico lopen op blootstelling aan gonorroe, moeten regelmatig worden getest".

In de tussentijd, Davies en zijn team zetten hun werk in het lab voort. De volgende stap is begrijpen hoe het eiwit nog steeds zijn normale essentiële functie kan uitoefenen terwijl het de antibiotica ontwijkt. De groep heeft enkele ideeën die ze op de proef zal stellen, hij zei.

Meissner zei dat antibioticaresistentie zorgwekkend is voor artsen in de kliniek.

"Hoewel de specifieke soort die Dr. Davies bestudeert zeldzaam is, het is belangrijk op te merken dat het ontstaan ​​van resistentie bij gonorroe een reëel probleem is, ' zei Meisner.