Znajdź zawartość

Infekcje szpitalne, powodowane przez oporne na działanie licznych antybiotyków bakterie, są coraz poważniejszym problemem na całym świecie. Doktor Jes Gitz Holler z Uniwersytetu w Kopenhadze odkrył w chilijskich tropikach substancję, która pomoże zwalczać gronkowca złocistego (Staphylococcus aureus). W chilijskim awokado znalazłem substancję, która daje dobre efekty w połączeniu z tradycyjnymi antybiotykami. Bakteria posiada w membranie mechanizm, który wypomowywuje z jej wnętrza antybiotyk natychmiast po tym, jak się do niego dostanie. Zidentyfikowałem substancję, która powstrzymuje wypompowywanie, zatem mechanizm obrony bakterii zostaje zniszczony i antybiotyk może działać - wyjaśnia uczony. Na ślad leczniczej rośliny naprowadzili Hollera rdzenni Mapuche, którzy używają jej liści do leczenia ran. Do określenia minimalnego stężenia potrzebnego do hamującego wzrostu drobnoustrojów używa się wskaźnika MIC (Minimal Inhibitory Concentration - minimalne stężenie hamujące). Dzięki odkrytej przez Hollera substancji wartość MIC można obniżyć w przypadku gronkowca co najmniej ośmiokrotnie. Ten naturalny składnik ma wielki potencjał i niewykluczone, że można go będzie wykorzystać do zwalczania opornych szczepów gronkowca. Obecnie na rynku nie ma produktów, które atakowałyby wspomniany mechanizm obronny. Chcemy zwiększyć efektywność substancji. To pozwoli na produkcję syntetycznych leków i ochroni lasy deszczowe - mówi naukowiec. Holler twierdzi, że jeśli lekarstwo trafi na rynek, to skorzystają na tym również Mapuche. Już podpisano odpowiednie umowy pomiędzy Wydziałem Zdrowia i Medycyny, a przedstawicielem ludu, doktorem Alfonso Guzmanem. Odkrycie Hollera dowodzi, jak istotna jest ochrona ekosystemów. Niszcząc je możemy utracić nierozpoznane jeszcze substancje, które mogą uwolnić ludzkość od wielu chorób.

U niektórych pacjentów z implantami kardiologicznymi (sztucznymi zastawkami, rozrusznikami itp.) rozwija się groźne niekiedy dla życia zakażenie krwi, ponieważ bakterie w ich organizmie mają zmutowany gen, ułatwiający im tworzenie biofilmu na urządzeniu. Zespół z Uniwersytetu Stanowego Ohio i Centrum Medycznego Duke University, który pracował pod przewodnictwem m.in. prof. Stevena Lowera, zauważył, że pewne szczepy gronkowca złocistego (Staphylococcus aureus) dysponują kilkoma wariantami białek powierzchniowych, ułatwiającymi tworzenie biofilmów. Ponieważ biofilmy są antybiotykooporne, jedynym wyjściem było do tej pory chirurgiczne usunięcie implantu i zastąpienie go nowym. Chcąc ograniczyć liczbę zakażeń i kosztowność wdrażanych procedur, Amerykanie przeprowadzili eksperymenty z wykorzystaniem mikroskopu sił atomowych i symulacji komputerowych. Sprawdzali, w jaki sposób bakterie przylegają do urządzeń, by utworzyć biofilm. Gdy proces zostanie uruchomiony, białka powierzchniowe bakterii łączą się z pokrywającym implant białkami surowicy ludzkiej krwi. Skoro jednak gronkowce znajdują się w nosie niemal połowy Amerykanów, czemu nie każdy pacjent przechodzi zakażenie? Czemu niektóre szczepy powodują infekcję, a niektóre pozostają uśpione? Naukowcy odkryli, że białka powierzchniowe gronkowców z 3 polimorfizmami pojedynczego nukleotydu (ang. single nucleotide polymorphism, SNP) wiązały się z białkami surowicy mocniej niż u pacjentów z gronkowcami z innymi wariantami proteiny. Wielu specjalistów pracuje nad materiałami, które nie dopuszczą do związania bakterii, do problemu można jednak podejść od innej strony - od strony samych bakterii. Prof. Vance Fowler z Duke University dysponuje biblioteką izolatów S. aureus. Naukowcy mają nadzieję, że dzięki niej uda się lepiej poznać oddziaływania między powierzchniami nieożywionymi a żywymi mikroorganizmami na poziomie molekularnym. W ramach najnowszego studium międzyuczelniany zespół badał 80 izolatów z 3 źródeł: 1) od pacjentów z zakażeniem krwi i potwierdzonym zakażeniem implantu kardiologicznego, 2) od pacjentów z zakażeniem krwi i niezakażonym urządzeniem oraz 3) z nosa zdrowych osób zamieszkujących ten sam obszar. Dr Nadia Casillas-Ituarte doprowadzała do związania pojedynczego gronkowca z fibronektyną pokrywającą powierzchnię skanującej sondy mikroskopu AFM (bakterie wykorzystują do tego adhezynę - białko wiążące fibronektynę A). Później próbowała je rozdzielić i zmierzyć siłę każdego połączenia. Jak dokładnie przebiegał eksperyment? Akademicy symulowali bicie ludzkiego serca, pozwalając, by na krótki moment doszło do związania. Później dźwigienkę podrywano, przeprowadzając taki zabieg co najmniej 100-krotnie na każdej komórce. Określano też działanie okolicznych komórek. W ten sposób powstał wykres dla ok. 250 tys. z nich. Pierwszym krokiem jest ustalenie, jak bakterie czują powierzchnię. Można zahamować ten proces, jeśli najpierw się go zrozumie - podkreśla Casillas-Ituarte. W kolejnym etapie badań naukowcy zsekwencjonowali aminokwasy wchodzące w skład białka wiążącego fibronektynę A ze wszystkich wykorzystanych izolatów. W ten właśnie sposób zidentyfikowali SNP charakterystyczne dla próbek pobranych od pacjentów z zakażeniami implantów kariologicznych. Symulacje komputerowe pokazały tworzenie się wiązań między białkami bakteryjnymi i ludzkimi. Przy standardowych sekwencjach białek cząsteczki trzymały się na dystans. Kiedy jednak zmieniono sekwencję 3 aminokwasów w bakteryjnym białku powierzchniowym, między białkami gronkowca i człowieka tworzyło się wiązanie wodorowe. Zmieniliśmy aminokwasy w taki sposób, by przypominały SNP zidentyfikowane u gronkowców od pacjentów z zakażeniami implantów. Wydaje się zatem, że SNP mają związek z tym, czy wiązanie się wytworzy, czy nie - tłumaczy Lower. Białko wiążące fibronektynę A jest jednym z ok. 10 białek powierzchniowych S. aureus, które tworzą wiązania z białkami komórki gospodarza. W przyszłości trzeba się więc będzie skupić na pozostałych. Nie można też wykluczyć, że istnieją warianty fibronektyny, które przyczyniają się do opisanego problemu.

Samce kaczki krzyżówki przez cały rok, nie tylko w szacie godowej, mają kolorowy dziób. W zależności od ilości barwnika (karotenoidu) może on być jaskrawo żółty lub zaledwie bladozielonkawy. Okazuje się, że samice wolą partnerów z odważnie ubarwionym dziobem, ponieważ ich sperma wykazuje silniejsze właściwości bakteriobójcze. Dr Melissah Rowe z Uniwersytetu w Oslo zebrała 11 próbek nasienia od trzymanych w niewoli kaczorów. Do badań wybrała osobniki o zróżnicowanym zabarwieniu dzioba. Norweżka chciała sprawdzić, jakie zabezpieczenia przed bakteryjnym uszkodzeniem plemników funkcjonują u krzyżówek. Nasienie kaczorów z jaskrawo ubarwionymi dziobami silniej hamowało wzrost Escherichia coli, co oznacza, że wykazując upodobanie do żółtodziobych samców, samice wybierają de facto do spółkowania partnerów, którzy z mniejszym prawdopodobieństwem są nosicielami pałeczki okrężnicy. Ejakulat wszystkich samców, bez względu na kolor dzioba, hamował wzrost gronkowca złocistego (Staphylococcus aureus). Norwegowie chwalą się, że jako pierwsi zademonstrowali antybakteryjne właściwości spermy ptaków. Wcześniejsze badania wykazały, że plemniki najbardziej kolorowych samców są lepszej jakości i szybciej się poruszają. Na razie nie wiadomo, jaki wpływ na kaczą spermę mają pałeczki okrężnicy (w przypadku ludzi niekorzystnie oddziałują na jakość oraz żywotność plemników). W kolejnych etapach badań trzeba też będzie ustalić, czy zakażenie E. coli przenosi się u krzyżówek drogą płciową i co najważniejsze, jaki składnik nasienia odpowiada za jego właściwości antybakteryjne. Ze szczegółowymi wynikami dotychczasowych eksperymentów można się zapoznać na łamach pisma Biology Letters.

Lekarze z Rhode Island Hospital zauważyli znaczny wzrost zakażeń metycylinoopornym gronkowcem złocistym (MRSA od ang. methicillin-resistant Staphylococcus aureus) latem i jesienią. Efekt był silniej zaznaczony wśród dzieci niż wśród dorosłych. Wszystko wskazuje więc na to, że infekcje MRSA są sezonowe. Analizując w ramach retrospektywnych badań izolaty MRSA przysyłane w ciągu ubiegłej dekady do szpitalnego laboratorium, zespół Leonarda Mermela ustalił, że w przypadku dzieci w 3. i 4. kwartale występowało 1,85 razy więcej infekcji pozaszpitalnych i 2,94 razy wewnątrzszpitalnych zakażeń MRSA niż w pierwszych dwóch kwartałach. W grupie dorosłych w dwóch ostatnich kwartałach odnotowano 1,14 razy więcej infekcji wewnątrzpopulacyjnych, nie natrafiono jednak na ślad związanych z porami roku różnic dla zakażeń szpitalnych. Amerykanie przeanalizowali też literaturę przedmiotu z ostatnich 70 lat, poszukując wzmianek o sezonowości zakażeń gronkowcem złocistym. Sporządzili na tej podstawie dwie tabele, z których wynikało, że w wielu regionach klimatu umiarkowanego w lecie i jesienią następuje wzrost infekcji S. aureus, natomiast na obszarach tropikalnych identyczny trend obserwuje się w najgorętszych miesiącach. Przejrzeliśmy dane meteorologiczne dla Rhode Island z interesującego nas 10-lecia i odkryliśmy, że przeciętne temperatury drugiego kwartału były wyższe niż w kwartale czwartym. Sądzimy, że zwiększona liczba infekcji jesienią (w 4. kwartale) może odzwierciedlać opóźnienie między kolonizacją stafylokokową, a następującą potem infekcją. Mermel wyjaśnia też, że dla wzrostu bakterii, także S. aureus, duże znaczenie ma nawodnienie skóry. Maksymalne osiąga się przy połączeniu wysokich temperatur z wysoką wilgotnością względną, które stymulują również pocenie.

Japońscy naukowcy wykazali, w jaki sposób obojętne dla zdrowia komensalne bakterie zapobiegają kolonizacji nosa przez patogeny, w tym przypadku przez gronkowca złocistego (Staphylococcus aureus). Takayuki Iwase i zespół z Jikei University w Tokio zademonstrowali, że wydzielana przez komensalne Staphylococcus epidermidis proteaza serynowa Esp hamuje tworzenie biofilmu i kolonizację jamy nosowej przez gronkowce złociste. W ramach studiów epidemiologicznych zaobserwowano, że obecność wydzielających enzym Esp bakterii w nosie koreluje z brakiem S. aureus. Oczyszczona proteaza Esp zapobiega tworzeniu biofilmów oraz niszczy już istniejące. Co więcej, Esp zwiększa wrażliwość na oddziaływania układu odpornościowego. Japońskie odkrycia wskazują, że w żywych organizmach Esp utrudnia kolonizację gronkowców złocistych za pośrednictwem nowego mechanizmu nakładania oddziaływań (interferencji bakteryjnej). Iwase sądzi, że w przyszłości w walce z metycylinoopornymi szczepami gronkowca złocistego (MRSA) będzie można wykorzystywać spreje z Esp bądź żywymi S. epidermis. Wg specjalistów niezwiązanych z badaniem opisanym w Nature, lepiej wykorzystać komensalne bakterie niż sam enzym, gdyż Esp może stracić swoje właściwości lub stać się nieaktywny, a S. epidermis będą się stale rozmnażać i funkcjonować. Nie można jednak zapominać, że S. epidermis są mikroorganizmami oportunistycznymi, które nie szkodzą zdrowym, ale powodują infekcje u osób z osłabioną odpornością.

Marek Urban i jego zespół z University of Southern Mississippi opracowali metodę modyfikacji rozciągliwego politetrafluoroetylenu (PTFE), czyli teflonu, w taki sposób, by przylegała do niego penicylina. Zadanie nie było łatwe, ponieważ antybiotyk miał pozostać aktywny chemicznie i biologicznie. Wspomniany polimer jest używany podczas wielu procedur medycznych, poczynając od przeszczepu żył, a na chirurgii plastycznej i rekonstrukcyjnej kończąc. PTFE występuje w przyrządach oraz implantach. W eksperymentach laboratoryjnych zademonstrowano, że pokryte penicyliną powierzchnie wykazywały wysoce skuteczną aktywność antybakteryjną przeciwko gronkowcowi złocistemu (Staphylococcus aureus), który odpowiada za wiele przypadków zakażeń (Biomacromolecules).