Εντυπωσιακές εικόνες δείχνουν πώς ένα αντιβιοτικό διαλύει τα βακτήρια

Ο μηχανισμός με τον οποίο ένα σημαντικό αντιβιοτικό διαλύει την πανοπλία των βακτηρίων αποκαλύπτεται με εντυπωσιακή λεπτομέρεια σε εικόνες μικροσκοπίου υψηλής ανάλυσης, μια μελέτη που θα μπορούσε να βοηθήσει στην ανάπτυξη νέων αντιβιοτικών για ανθεκτικά μικρόβια.

Η μελέτη που δημοσιεύεται στο Nature Microbiology αφορά τις πολυμυξίνες, αντιβιοτικά που χρησιμοποιούνται σήμερα ως λύση τελευταίας γραμμής για ιδιαίτερα ανθεκτικές λοιμώξεις.

Οι πολυμυξίνες στοχεύουν ειδικά τα «αρνητικά κατά Γκραμ βακτήρια», τα οποία καλύπτονται από ένα επιφανειακό στρώμα σαν πανοπλία που εμποδίζει την είσοδο πολλών αντιβιοτικών. Αυτό το εξωτερικό στρώμα είναι ο στόχος της συγκεκριμένης κατηγορίας αντιβιοτικών, όμως ο μηχανισμός δράσης δεν είναι πλήρως κατανοητός.

«Τα τρία κορυφαία παθογόνα προτεραιότητας του Παγκόσμιου Οργανισμού Υγείας είναι όλα αρνητικά κατά Γκραμ βακτήρια, κάτι που οφείλεται στον περίπλοκο κυτταρικό φάκελό τους» σχολίασε στο περιοδικό New Scientist ο Άντριου Έντουαρντς του Imperial College του Λονδίνου.

Τα αποτελέσματα της ομάδας του δημοσιεύονται στο Nature Microbiology.

Οι εικόνες και τα βιοχημικά πειράματα της μελέτης δείχνουν πώς το αντιβιοτικό πολυμυξίνη Β επιτίθεται στο κοινό εντεροβακτήριο E.coli. Μέσα σε λίγα λεπτά, το βακτήριο εμφανίζει προεξοχές σαν καρούμπαλα σε όλη την επιφάνειά του. Λίγο αργότερα το μικρόβιο απορρίπτει το εξωτερικό προστατευτικό στρώμα.

Η διαδικασία είναι σχετικά περίπλοκη, καθώς το αντιβιοτικό από τη μία προκαλεί αποδόμηση της πανοπλίας, από την άλλη επιταχύνει την παραγωγή της. Ο ρυθμός ανανέωσης είναι μικρότερος από την ταχύτητα αποδόμησης, οπότε το αντιβιοτικό βρίσκει κενά στην πανοπλία για να εισέλθει στο βακτήριο και να το σκοτώσει.

Τα κύτταρα E.coli απεικονίστηκαν με ένα μικροσκόπιο ατομικής δύναμης, το οποίο χρησιμοποιεί μια εξαιρετικά μικρή ακίδα που κινείται πάνω στο δείγμα και ακολουθεί το σχήμα του με μεγάλη ακρίβεια. Η τεχνική προσφέρει πολύ υψηλότερη ανάλυση από τα οπτικά μικροσκόπια και σε κάποιες περιπτώσεις επιτρέπει ακόμα και την απεικόνιση ατόμων.

Ένα μη αναμενόμενο εύρημα είναι ότι η διαδικασία διάλυσης συμβαίνει μόνο αν το βακτήριο είναι ενεργό. Όταν βρίσκεται σε λανθάνουσα κατάσταση, η παραγωγή της εξωτερικής θωράκισης σταματάει και το αντιβιοτικό δεν είναι αποτελεσματικό.

«Εδώ και δεκαετίες υποθέτουμε ότι τα αντιβιοτικά που στοχεύουν τη βακτηριακή θωράκιση μπορούν να σκοτώνουν μικρόβια σε οποιαδήποτε κατάσταση, είτε είναι ενεργά είτε αδρανή.  Αυτό τελικά δεν ισχύει» σχολίασε ο Έντουαρντς σε δελτίο Τύπου. Τα αποτελέσματα «προκαλούν έκπληξη» είπε.

«Επόμενη πρόκληση είναι να αξιοποιήσουμε τα ευρήματα για να αυξήσουμε την αποτελεσματικότητα των αντιβιοτικών» πρόσθεσε ο Μπαρντ Χούγκενμπουμ του Imperial College.

«Μια στρατηγική θα μπορούσε να είναι ο συνδυασμός της πολυμυξίνης με φάρμακα που ενθαρρύνουν την παραγωγή της θωράκισης και/’η ξυπνούν τα κοιμισμένα βακτήρια ώστε να εξουδετερωθούν».