Odkrit nov vzrok za pojav rezistence

Proti številnim infekcijam, ki so v preteklosti pomenile neizbežno smrt obolelega, se danes praviloma uspešno borimo z zaužitjem nekoliko tablet. Za uspešnost se lahko zahvalimo antibiotikom. Prav zaradi tega dejstva pa so zdravniki in pacienti zaskrbljeni, saj je zmeraj več vrst bakterij odpornih na uporabljane antibiotike.

Dodatno težavo predstavljajo bekterije, ki se razmnožujejo po bolnišnicah ter so sočasno odporne na več različnih skupin antibiotikov. Te bakterije so namreč predvsem nevarne za starejše ali oslabele paciente. Občasno se ti povzročitelji nahajajo v tako imenovanih biofilmih na medicinskih pripomočkih ali implantatih. Tukaj so naseljene v večjih kolonijah, ki so zaščitene s skupnim ovojem, ki jim nudi še dodoatno zaščito pred zdravili.

Kako je mogoče, da so bakterije zmeraj odpornejše? „Ker so prepogosto v stiku z antibiotiki postopoma razvijajo mehanizme za lastno zaščito,“ se glasi znanstveno potrjena razlaga. Rezistence se med drugim pojavljajo tudi, ker zdravniki prepogosto in tudi neutemeljeno predpisujejo antibiotike ter zaradi profilaktičnega dodajanja terapevtikov krmi za živali v masovnih vzrejah.

Konkurenčnost med bakterijami vodi do odpornosti

Raziskovalci Univerze v Würzburgu pa so pred kratkim odkrili dodatno pot, po kateri bakterije dosegajo svojo rezistenco. Presenetljivo pri tem uporaba antibiotikov s strani človeka ne igra nikakršne odločilne vloge. „Odpornost se pojavi že, ko se na majhni površini nahaja veliko število bakterij in so medsebojna konkurenca,“ pojasnjuje član raziskovalne ekipe, dr. Daniel Lopez. Strokovnjaki so dejstvo potrdili s pomočjo eksperimentov na bakterijah Staphylococcus aureus, ki v izhodišču niso bile odporne na antibiotike. Gojili so jih pod pogoji, ki se navadno pojavljajo znotraj biofilma, torej v velikem številu na majhnem prostoru ter z omejeno zalogo hranilnih snovi.

V biofilmu se pojavlja majhna evolucija

V takšnem okolju se stafilokoki znajdejo v konkurenčnem boju za preživetje in posledično doživijo 'majhno evolucijo'. Posamezne bakterije, ki so zaradi spontanih mutacij naenkrat sposobne proizvajati antibiotik, so naenkrat v prednosti. Na ta način namreč svojo konkurenco držijo na določeni distanci in se lahko zaradi tega uspešneje razmnožujejo.

Da lahko bakterija sama proizvaja antibiotik je naravno. Tudi v običajnih 'divjih' pogojih se poslužujejo te lastnosti za pridobivanje prednosti pred drugimi bakterijami. Tudi številni komercialni antibiotiki so nastali na podlagi bakterijskih predhodnikov.

V umetnem biofilmu raziskovalne ekipe pa izhodiščne bakterije tega napada niso sprejele na lep način: kot obrambni mehanizem so razvile sisteme za lastno zaščito pred novimi antibiotičnimi snovmi, torej so postale rezistentne. Že po 5 dneh so se v biofilmu očitno razločile tri skupine bakterij. Izhodiščna 'nenevarna' skupina, skupina, ki je proizvajala antibiotike in skupina bakterij, ki so bile na nov antibiotik odporne. Rezultate študije so znanstveniki objavili v strokovni reviji Cell.

Biofilmi so vzrejališča za rezistenco

„Biofilmi tako predstavljajo vzrejališča za rezistentne bakterije tudi brez stika z antibiotiki od zunaj,“ pove dr. Gudrun Koch, ki je sodeloval pri raziskavah. S tega stališča je potrebno še več pozornosti kot do sedaj posvečati preprečevanju in odstranjevanju biofilmov v bolnišnicah.  

Naslednji korak za strokovnjake z Univerze v Würzburgu je natančnejše določanje posameznih razvojnih stopenj v biofilmih. Ob tem jih predvsem zanima, kako, če sploh, se lahko preprečuje neželene procese nastanka odpornosti.

Publikacija v izvirniku:

“Evolution of Resistance to a Last-Resort Antibiotic in Staphylococcus aureus via Bacterial Competition”, Gudrun Koch, Ana Yepes, Konrad U. Förstner, Charlotte Wermser, Stephanie T. Stengel, Jennifer Modamio, Knut Ohlsen, Kevin R. Foster, Daniel Lopez, Cell, Vol. 158, Issue 5, p1060–1071, 28. August 2014, DOI: 10.1016/j.cell.2014.06.046

Raziskovalno delo, ki ga je vodil Daniel Lopez, je med drugimi bilo nagrajeno in sofinancirano s strani ERC (European Research Council) v letu 2013. Starting Grant komisije znaša 1,5 milijona Evrov in se podeljuje le izjemnim raziskovalcem.