Bagaimana bakteria bertindak sebagai satu untuk mengelakkan antibiotik
Penyelidikan baru masuk Pseudomonas aeruginosa untuk mengungkap strategi yang digunakan bakteria tahan dadah untuk mengelakkan antibiotik. Hasil kajian dapat membantu menjadikan antibiotik lebih berkesan.
Jean-Louis Bru, dari jabatan biologi molekul dan biokimia di University of California, Irvine, adalah pengarang pertama kajian baru, yang muncul di Jurnal Bakteriologi.
Bru dan rakan sekerja memfokuskan usaha penyelidikan mereka Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa), sejenis bakteria yang menyerang orang dengan fibrosis sista.
Cystic fibrosis adalah keadaan pernafasan keturunan di mana paru-paru menghasilkan lebih banyak lendir daripada yang sepatutnya. Ia mempengaruhi kira-kira 30,000 orang di Amerika Syarikat.
P. aeruginosa juga terdapat di tempat penjagaan kesihatan, dan bakteria dapat menyebar melalui air, tanah, tangan, peralatan dan permukaan lain yang tercemar. Bakteria boleh menyebabkan jangkitan pasca operasi di dalam darah atau bahagian badan yang lain, serta menyebabkan radang paru-paru.
P. aeruginosa adalah salah satu jenis bakteria yang paling berbahaya.
Dalam konteks krisis kesihatan awam yang tahan terhadap antibiotik, Organisasi Kesihatan Sedunia (WHO) meletakkan P. aeruginosa dalam senarai "patogen keutamaan" - iaitu, 12 bakteria yang paling berbahaya bagi kesihatan manusia kerana mereka menjadi tahan terhadap ubat-ubatan yang biasa digunakan oleh doktor untuk memerangi mereka.
WHO membahagikan 12 bakteria ini ke dalam senarai keutamaan "kritikal", "tinggi", dan "sederhana" P. aeruginosa sebagai kritikal kerana ketahanannya terhadap kumpulan antibiotik yang disebut carbapenems.
Hanya 2 minggu yang lalu, Pusat Kawalan dan Pencegahan Penyakit (CDC) juga menganggap P. aeruginosa "ancaman serius", meletakkannya dalam senarai patogen prioriti tinggi mereka.
Dalam gambaran yang lebih luas ini, penyelidikan seperti kajian yang dilakukan oleh Bru dan rakan sekerja sangat penting untuk memahami mekanisme pertahanan bakteria dan menangani jangkitan dengan lebih berkesan.
Bakteria bertindak sebagai ‘satu organisma yang bersatu’
Dalam kajian baru itu, para penyelidik meneliti pertumbuhan dan penyebaran bakteria dalam piring petri, menciptakan persekitaran yang serupa dengan selaput lendir yang memungkinkan P. aeruginosa untuk berkembang dalam fibrosis sista.
Di sini, pasukan menguji pengaruh antibiotik dan bakteriofag pada "kawanan," yang merupakan kemampuan bakteria bergerak secara kolektif. Bakteriofag adalah virus yang menjangkiti dan menyerang bakteria dari dalam.
Mencampurkan antibiotik gentamicin dengan P. aeruginosa kawanan menunjukkan bahawa bakteria menghantar isyarat kepada bakteria spesifik mereka, memberi amaran akan bahaya dan memungkinkan mereka untuk menghindarinya.
The Pseudomonas bakteria melakukan ini dengan merembeskan Pseudomonas molekul pensinyalan quinolone (PQS), tulis penulis. Mereka menjelaskan, "Mekanisme ini memiliki pengaruh keseluruhan membatasi infeksi menjadi subpopulasi, yang mendorong kelangsungan hidup keseluruhan populasi."
Pengarang bersama kajian Nina Molin Høyland-Kroghsbo, seorang penolong profesor di jabatan sains veterinar dan haiwan di University of Copenhagen di Denmark, memberi komen mengenai eksperimen dan penemuan mereka.
"Kita dapat melihat di makmal bahawa bakteria hanya berenang di sekitar 'kawasan berbahaya' dengan antibiotik atau bakteriofag. Apabila mereka menerima isyarat amaran dari spesifik mereka, anda dapat melihat di mikroskop bahawa mereka bergerak dalam lingkaran yang kemas, ”kata penyelidik, merujuk kepada gerakan mengerumuni.
"Ini adalah mekanisme bertahan hidup yang baik untuk bakteria," lanjutnya. "Sekiranya ternyata bakteria menggunakan manuver mengelak yang sama ketika menjangkiti manusia, ia dapat membantu menjelaskan mengapa beberapa jangkitan bakteria tidak dapat diatasi dengan antibiotik secara efektif."
“Sangat menarik bagi kita untuk melihat bagaimana bakteria berkomunikasi dan mengubah tingkah laku agar seluruh populasi bakteria dapat bertahan. Anda hampir boleh mengatakan bahawa mereka bertindak sebagai satu organisma yang bersatu. "
Nina Molin Høyland-Kroghsbo
Membuka jalan untuk antibiotik yang lebih berkesan
Dalam editorial yang dipautkan, Julia C. van Kessel mengulas pentingnya penemuan itu, mengatakan bahawa P. aeruginosaKeupayaan untuk mempengaruhi tingkah laku kumpulan, seperti mengerumuni tekanan, adalah penemuan "unik". Ini menyebabkan penulis kajian membuat istilah "tindak balas tekanan kolektif," tulis van Kessel.
Penulis kajian juga mengulas mengenai cara penemuan mereka akhirnya dapat mengatasi krisis ketahanan terhadap antibiotik.
Walaupun masih ada banyak pekerjaan yang harus dilakukan sebelum penemuan ini membawa kepada pengembangan rawatan yang bermanfaat, langkah penyelidikan seterusnya adalah mencari cara untuk mengganggu isyarat PQS bakteria.
Penemuan "[membersihkan] jalan untuk penggunaan ubat-ubatan dalam usaha untuk mencegah bahawa isyarat peringatan dihantar pertama kali," kata Nina Molin Høyland-Kroghsbo.
"Sebagai alternatif, anda boleh merancang bahan yang dapat menyekat isyarat agar tidak diterima oleh bakteria lain, dan ini berpotensi menjadikan rawatan dengan antibiotik atau virus bakteriofag lebih berkesan," tambah penyelidik.
"Jangkitan dengan bakteria jenis ini adalah masalah utama di seluruh dunia, dengan banyaknya kemasukan ke hospital dan kematian. Itulah sebabnya kami sangat gembira dapat menyumbangkan pengetahuan baru yang berpotensi digunakan untuk memerangi bakteria ini. "
Nina Molin Høyland-Kroghsbo
