Infektioner: Hur vet våra kroppar när de ska hämnas?
En ny studie belyser hur celler infekterade med Pseudomonas aeruginosa kan känna patogenen och bestämma om de ska slå tillbaka eller inte. Forskningen ger också viktig information för utvecklingen av alternativ till antibiotika.
Pseudomonas aeruginosa är en gramnegativ bakterie som lever i jord och vatten. Det är en opportunistisk patogen, vilket innebär att den främst orsakar sjukdom hos personer som har ett nedsatt immunförsvar.
De som är i riskzonen inkluderar personer som lever med cystisk fibros och de som vistas i vårdmiljöer.
Patogenen kan också orsaka lunginflammation, urinvägsinfektioner samt kirurgiska sårinfektioner.
Vad som gör denna bakterie särskilt utmanande är att den är resistent mot ett antal antibiotika.
Centers for Disease Control and Prevention (CDC) identifierade nyligen flera läkemedelsresistenta stammar av P. aeruginosa som ett allvarligt hot. År 2017 registrerade CDC 32600 infektioner hos sjukhuspatienter och 2700 beräknade dödsfall.
Hur försvarar våra celler sig mot P. aeruginosa infektion? Och vad kan forskare göra för att ta itu med flera läkemedelsresistenta stammar?
Kvalitetsavkänning
Bakterier kan använda en sofistikerad metod som kallas kvorumavkänning för att kommunicera med varandra och för att reglera deras kollektiva beteende.
Systemet ger dem information om densiteten hos bakteriekolonin och vilka andra bakteriearter som finns i sin omgivning.
Kvorumavkänning är beroende av signalmolekyler som kallas autoinducerare. Bakterier släpper ut dessa i sin miljö för att skicka meddelanden till varandra.
En mängd bakterieprocesser är beroende av kvorumavkänning. Dessa inkluderar bildandet av biofilmer och utsöndringen av virulensfaktorer, vilka båda kan orsaka ett betydande hot mot vår hälsa.
Skriva i tidskriften Vetenskap, Pedro Moura-Alves och Stefan Kaufmann från Max Planck Institute for Infection Biology i Berlin i Tyskland förklarar hur infekterade celler kan fånga P. aeruginosa autoinducers, så att de kan välja den bästa försvarsmetoden.
Medicinska nyheter idag talade med professor Kaufmann om forskningen.
Han förklarade att ”P. aeruginosa är en viktig nosokomiell patogen med hög antimikrobiell resistens. Nosokomiala patogener är ofta resistenta mot antimikrobiella medel (antibiotika). Nosokomiella infektioner förvärvas vanligtvis på sjukhus. ”
"På samma gång, P. aeruginsoa är en allestädes närvarande mikrob i miljön, och den finns i tvättställ etc. Det är troligt att människor kommer i kontakt med P. aeruginosa dock ofta vid låga doser när de inte är skadliga, fortsatte han.
"Däremot, om de växer upp till högre överflöd, aktiverar de sitt genprogram, vilket gör det möjligt för dem att attackera värden eftersom de nu producerar virulensfaktorer."
'Spionera' på P. aeruginosa
I en tidigare studie publicerad i Natur, Moura-Alves och Kaufman visade att en transkriptionsfaktor som kallas arylkolvätereceptor (AhR) kan känna av virulensfaktorer som frigörs av P. aeruginosa.
För sin nuvarande forskning använde teamet en kombination av humana celler, zebrafiskar och möss för att visa att AhR kan upptäcka kvorumavkännande autoinducerare.
"Vi blev förvånade över att Aryl Hydrocarbon Receptor kan spionera på bakteriekommunikationsspråk och översätta det till värdförsvarsvillkor", Moura-Alves, som nu arbetar vid Ludwig Institute for Cancer Research vid Oxford University i Storbritannien , berättade MNT.
"Detta gör det möjligt för värden att övervaka infektioner och att reagera därefter på hotnivån."
Teamet skriver i tidningen:
”Vi föreslår att AhR genom att spionera på interbakteriell kommunikation kan känna status quo för P. aeruginosa samhälle under infektion, så att värden kan mobilisera den mest lämpliga försvarsmekanismen enligt hotets allvar. ”
Att störa kvorumavkänning är ett sätt som forskare försöker ta itu med hotet om resistens mot flera läkemedel P. aeruginosa infektioner.
"Genom att störa bakterietillväxt och modulera värdresponsen mer exakt kan våra resultat hjälpa oss och andra att utveckla bättre (mer exakta) nya interventionsåtgärder," förklarade professor Kaufmann till MNT.
Även om sådana alternativ kan vara långt borta i framtiden, bör teamets nya inblick i hur bakterierna kommunicerar med varandra hjälpa till med denna strategi.
