Jak superbakterie bronią się przed antybiotykami

Amerykańscy badacze odkryli, że i bakterie potrafią być altruistami. Najsilniejsze giną dla dobra kolonii, przekazując słabszym cząsteczkę oporności na antybiotyk. Opis tego nowego mechanizmu publikuje dzisiejszy numer „Nature".

W niekończącej się wojnie z bakteriami tracimy kolejne przyczółki. Nadużywanie antybiotyków sprawia, iż bakterie mutują, nabierając oporności na te leki. Mutacje te z łatwością rozprzestrzeniają się w obrębie kolonii, co widać na przykładzie opornego na leczenie gronkowca złocistego (MRSA – methicyllin-resistant Staphylococcus aureus), będącego zmorą szpitali na świecie.

Miesiąc temu pisaliśmy w „Rz" (w artykule [link=http://www.rp.pl/artykul/521223.html]„Atakowani przez drobnoustroje z piekła rodem"[/link]) o nowo odkrytym genie oporności o nazwie NCM-1, przywleczonym z Azji do Europy. Gen ten przeistacza pospolite bakterie, takie jak pałeczka Escherichia coli (E. coli), w drobnoustroje zagrażające życiu.

Przypadków uodparniania się drobnoustrojów na antybiotyki jest jednak tak wiele, że naukowcy zaczęli podejrzewać, iż stoi za tym coś więcej niż mutacje genetyczne. Nie mylili się.

[srodtytul]Cena altruizmu[/srodtytul]

I znowu pomocna okazała się pałeczka coli. Jej oporny na antybiotyki szczep wzięła na warsztat grupa badaczy z uniwersytetów w Bostonie i Harwardzie kierowana przez prof. Jamesa J. Collinsa. Naukowcy obserwowali jej zmagania z antybiotykiem o nazwie norfloksacyna, starając się uchwycić moment powstawania mutacji oporności na ten lek. Odkryli coś zupełnie innego. Okazało się, że w całej kolonii tylko 1 proc. bakterii wykazuje oporność, a cała reszta nie. A jednak cała kolonia nie poddaje się antybiotykowi.

– Normalnie szanse na przetrwanie miałyby tylko oporne odmiany, a bardziej wrażliwe wyginęłyby pod wpływem antybiotyku – tłumaczy prof. Collins. – Tymczasem słabsze bakterie nie tylko przetrwały, ale i dobrze się rozwinęły.

Po głębszych analizach u nielicznych superbakterii badacze wykryli w końcu przyczynę. Było nią białko tryptofanaza, pod wpływem którego powstają cząsteczki o nazwie indol. Inicjują one lawinę mechanizmów obronnych: zawierająca je bakteria nie dopuszcza antybiotyku do wnętrza komórki, a gdyby nawet dopuściła, to i tak nie byłby on skuteczny. Dlaczego? Jak udowodnili wcześniej ci sami badacze, antybiotyki zwalczają drobnoustroje, przypuszczając na nie atak z pomocą wolnych rodników. Okazało się, że indol sprytnie radzi sobie z tym mechanizmem, tłumiąc go. Jednak jednostki produkujące tę niezwykłą cząsteczkę słono za to płacą.

– Nie rosną tak, jak by mogły, ponieważ inwestują swoją energię w produkcję obronnych cząsteczek dla całej kolonii – mówi prof. Collins.

[srodtytul]Oporność dla każdego [/srodtytul]

W efekcie indole przedostają się do pozostałych słabszych bakterii, wyposażając je wszystkie w potężną broń przeciw antybiotykom. Bo – jak sprawdzili badacze – na norfloksacynie się nie kończy. Bakterie podobnie reagują też na inne antybiotyki. Co więcej, również inne gatunki drobnoustrojów posiadły tę zdolność obrony.

– W przyszłości badania nad antybiotykami powinny pójść śladem indoli, a więc muszą się skupić na zablokowaniu bakteriom możliwości dzielenia się opornością – mówi prof. Collins. – Istnieje duże ryzyko pojawienia się już wkrótce kolejnych superbakterii, a obawiam się, że nasz arsenał antybiotyków topnieje. Musimy działać szybko.

Ta sprawa bezpośrednio dotyka również nas, Polaków. Jak pokazały badania SMG/KRC, jesteśmy w czołówce narodów nadużywających antybiotyków. Przez to rośnie liczba opornych na leki drobnoustrojów, a dodatkowo w szpitalach mamy plagę gronkowca złocistego niepoddającego się leczeniu. To niestety oznacza, że niedługo możemy nie mieć czym leczyć zakażeń bakteryjnych.

[ramka][srodtytul]Inwazja pożeraczy ciał [/srodtytul]

W USA rośnie liczba zakażeń superbakteriami, które wytwarzają toksynę wywołującą błyskawicznie postępującą martwicę. Dosłownie pożera ona ciała zainfekowanych osób.

Ofiarą tej choroby padła Sandy Wilson, która w 2005 roku przeszła cesarskie cięcie. Infekcja, która wdała się wówczas w ranę, zniszczyła tkanki na jej brzuchu i zaatakowała liczne narządy wewnętrzne. Przez pięć lat Sandy przeszła ok. 50 operacji. Martwicze zapalenie powięzi, bo taką nazwę nosi ta choroba, niemal cudem udało się u niej wyleczyć, głównie dzięki chirurgicznemu pozbyciu się zakażonych tkanek. Antybiotyki były wobec infekcji bezsilne.

Takie zakażenia w 20 proc. przypadków kończą się śmiercią. Opiekujący się Sandy lekarze z University of Maryland Medical Center twierdzą, że podobnych infekcji pojawia się coraz więcej.