Har tidigare läkemedel svaret på antibiotikaresistens?
Historiskt använde läkare metaller för att behandla infektioner. Forskare tror att denna behandlingsmetod kan vara värt en modern omprövning.
Eftersom ett ökande antal bakterier utvecklar antibiotikaresistens, ser forskare bortom denna familj av mediciner som har tjänat oss så bra fram till nu.
När användningen av antibiotika börjar avta finns det ett akut behov av att utveckla nya sätt att behandla infektioner.
Nu säger forskare vid University of Connecticut (UCONN) i Storrs att de kan ha hittat en väg framåt - genom att se tillbaka på hur läkare behandlade infektioner innan antibiotika kom. Kumar Venkitanarayanan ledde forskargruppen.
"Förr i tiden användes metaller som antimikrobiella behandlingar, så vi bestämde oss för att se över dem för att se om de kunde användas för moderna behandlingar."
Kumar Venkitanarayanan
Venkitanarayanan och hans team har publicerat de uppmuntrande resultaten av sin forskning i tidskriften Sårmedicin.
En svår nosokomiell infektion
Infektioner som patienter som har fått på sjukhus av andra skäl är särskilt sannolikt antibiotikaresistenta.
De kallas "nosokomiella infektioner", de kan vara mycket svåra att bota och kan vara dödliga. Bland de vanligaste nosokomiala bakterierna är Acinetobacter baumannii (A. baumannii).
Enligt Venkitanarayanan, ”A. baumannii är främst en nosokomiell patogen som påverkar dem särskilt med nedsatt immunförsvar, de mycket unga, de mycket gamla, brännoffren, och rapporteras också i stridsoldaternas sår. ”
A. baumannii är skicklig på att överträffa antibiotika, med en rad mekanismer för att undvika framgångsrik behandling.
Bland dessa är dess förmåga att bilda självskyddande biofilmer som underlättar resan till lungorna - ibland orsakar lunginflammation - och till urinvägarna. I biofilmform är det också lättare för bakterierna att spridas till andra patienter.
Selen
Efter att ha bedömt en mängd olika metaller och metalloider som läkare historiskt använde för att behandla infektioner, bestämde forskarna sig över en metalloid, det essentiella mineralet selen (Se), som en lovande kandidat för behandling A. baumannii.
Antimikrobiellt selen är en erkänd dietantioxidant, och Food and Drug Administration (FDA) rekommenderar det för dagligt intag.
Andra forskare har också funnit att det är en lovande motmedel för patogener som Staphylococcus aureus (S. aureus). Selen är också ett viktigt mikronäringsämne som hjälper immunsystemets funktion och hjälper nukleinsyrasyntes.
Smyger på A. baumannii
Eftersom A. baumannii är en sådan anpassningsbar motståndare, antog Venkitanarayanan och hans kollegor en strategi för att avväpna bakterierna snarare än att genomföra ett fullständigt angrepp som skulle hota dess överlevnad och provocera dess försvarsmekanism.
Forskarna började med att bestämma den minsta mängd selen som krävs för att hämma bakteriens virulens.
Att observera selen effektivitet med A. baumannii, konstruerade forskarna en modellmatris som simulerade en infekterad sårmiljö innehållande odlade celler och sårvätskor.
De smittade områden av sitt "sår" med A. baumannii och selen som är tillräckligt för att hämma virulens. De smittade andra prover med A. baumannii ensam.
Forskarna undersökte proverna under svepelektronmikroskop. De utförde också DNA-analys för att avgöra om selen producerade genetiska förändringar i bakterierna.
I selenproverna produceras biofilmerna av A. baumannii var kraftigt försämrade, diffusa och strukturellt osunda.
"Det finns inga tydliga data för hur selen fungerar", säger Venkitanarayanan, men "det verkar finnas toxicitet mot bakteriens yttre membran, och det kan också orsaka toxicitet mot DNA, potentiellt i gener som är involverade i skapandet av biofilm. ”
Genetisk analys stödde denna misstanke och visade en minskning eller nedreglering av gener som är ansvariga för biofilmproduktion. De bakterier som behandlades med selen var inte längre lika bra på att hålla fast vid och invadera hudceller.
Venkitanarayanans team har också tittat på användningen av selen för att hantera andra utmanande infektioner, såsom enterohemorragisk Escherichia coli (EHEC) och Clostridium difficile (C. diff).
Venkitanarayanan förespråkar vidare utforskning av användningen av metaller och metalloider som en väg ut ur antibiotikaresistensdilemmaet, även som ett stoppgap, medan forskare undersöker och utvecklar andra behandlingar.
"Även om vi använder de gamla metoderna tillsammans med moderna antibiotika är det bättre än att inte alls kunna använda någonting."
Kumar Venkitanarayanan
