Z małymi (populacjami) jest trudniej

[KopalniaWiedzy.pl 358]

Małe populacje patogennych bakterii są trudniejsze do zabicia od dużych, bo inaczej reagują na antybiotyki.

Naukowcy z Emory University odkryli, że populacja bakteryjna złożona ze 100 lub mniejszej liczby komórek reaguje na antybiotyki losowo, a nie w jednorodny sposób jak większa populacja.

Odkryliśmy, że w komórkach bakteryjnych, które nie zostają zabite przez antybiotykoterapię, może nie być niczego wyjątkowego - przeżywają przez przypadek - opowiada prof. Minsu Kim.

Wspomniana losowość to obosieczny miecz. Na pozór utrudnia przewidywanie wyników leczenia. Znaleźliśmy jednak sposób na manipulowanie tą losowością w taki sposób, że mała populacja bakterii zostaje wyeliminowana ze 100% prawdopodobieństwem. Dostrajając tempo wzrostu i obumierania komórek bakteryjnych, można za pomocą niewielkich stężeń antybiotyków zniszczyć małe populacje (nawet gdy są lekooporne).

Amerykanie stworzyli model leczenia, wykorzystując koktajl antybiotyków z 2 klas. Najpierw skuteczność modelu zademonstrowano podczas eksperymentów na małej nielekoopornej populacji pałeczek okrężnicy (Escherichia coli). Później sprawdził się on także na bakteriach lekoopornych.

Mamy nadzieję, że nasz model pomoże w opracowaniu bardziej złożonych protokołów antybiotykoterapii, przez co w przypadku pewnych zakażeń staną się one bardziej skuteczne przy niskich dawkach.

Przez dziesięciolecia uważano, że wystarczy zredukować liczebność populacji bakterii do kilkuset komórek, bo układ odpornościowy chorego może poradzić sobie z resztą drobnoustrojów. Ostatnio stało się jednak jasne, że małe populacje bakterii liczą się w przebiegu infekcji, bo w przypadku pewnych gatunków patogenów dawka zakaźna - liczba komórek bakteryjnych wystarczająca do rozpoczęcia infekcji - to kilkadziesiąt, a czasem nawet pojedyncze komórki.

Nie wiadomo, czemu leczenie antybiotykami czasem działa, a czasem nie. W grę mogą, oczywiście, wchodzić takie czynniki, jak odpowiedź immunologiczna zakażonych lub mutacje zwiększające zjadliwość bakterii. Biorąc jednak pod uwagę fakt, że do niepowodzeń terapeutycznych dochodzi nawet w terapii wrażliwych na antybiotyki zakażeń u prostych organizmów - nicieni Caenorhabditis elegans - Kim podejrzewał, że chodzi o coś bardziej podstawowego.

Skupiając się na małych populacjach bakterii, zespół z Emory odkrył, czym ich dynamika różni się od dynamiki dużych grup. Przez antybiotyki stężenie komórek bakteryjnych fluktuuje. Gdy przez przypadek tempo wzrostu przewyższa śmiertelność, bakterii nie udaje się wyeliminować.

Naukowcy wykorzystali tę wiedzę i opracowali koktajl leków bakteriobójczych (zabijających drobnoustroje) i bakteriostatycznych (hamujących rozwój mikroorganizmów). Za pomocą niskich ich dawek manipulowali losowymi fluktuacjami liczebności komórek i zwiększali prawdopodobieństwo, że tempo obumierania przewyższy tempo wzrostu.

Nie wszystkie antybiotyki pasują do modelu i przed zastosowaniem klinicznym metodę trzeba dopracować.

« powrót do artykułu