Proč antibiotika selhávají v boji proti bakteriím

Bakterie, které jsou imunní vůči působení antibiotik, se staly primárním zájmem komunit lékařského výzkumu po celém světě. Nová studie zkoumá, co činí tyto „superbugy“ odolnými tváří v tvář některým z nejúčinnějších drog.

Jaký je mechanismus, který umožňuje bakteriím rezistentním na antibiotika odmítnout působení těchto silných léků?

Pouze nedávno, zapnuto Lékařské zprávy dnes, jsme představili studii zdůrazňující stále rostoucí krizi superbugů šířících se nečekaně rychlým tempem po celém světě.

Autoři této studie vydávají pochmurné varování, že pokud se bakterie budou nadále „obrňovat“ tak účinně a tak rychle, antibiotika se proti nim mohou brzy stát zcela neúčinnými.

Proto je nanejvýš důležité pochopit, jak přesně tyto mikroorganismy mohou odrazit léky, které proti nim dříve dokázaly působit. Tyto znalosti budou prvním krokem při navrhování silnější léčby v boji proti tvrdohlavým bakteriálním infekcím.

V nové studii nyní tým fyziků z McMaster University v Hamiltonu v Kanadě určil, co umožňuje bakteriím odpuzovat antibiotika, jakmile se stanou rezistentními.

I když je mechanismus jednoduchý, je to poprvé, co vědci zkoumali a dokázali jej přesně určit díky vysoce citlivé technologii.

Hlavní autor studie Prof. Maikel Rheinstädter a kolegové uvádějí svá zjištění ve studijním článku, který tento časopis publikoval Příroda komunikační biologie zveřejnila dnes. Vědci se domnívají, že jejich objev by mohl vědcům pomoci navrhnout účinnější léky k léčbě infekcí.

"Existuje mnoho, mnoho bakterií a tolik antibiotik, ale navrhnutím základního modelu, který se vztahuje na mnoho z nich, můžeme získat mnohem lepší pochopení toho, jak lépe řešit a předvídat rezistenci," poznamenává profesor Rheinstädter.

Potřeba porozumět mikromechanismům

Aby vědci pochopili, jak jsou odolné bakterie schopné udržet silná antibiotika na uzdě, podrobně studovali mechanismus, který umožňuje jednomu z těchto léků proniknout do bakteriální membrány a dělat svou práci.

V této studii se vědci obrátili na polymyxin B, antibiotikum, které lékaři používají při léčbě meningitidy a infekcí močových cest, očí a krve.

Vědci vysvětlují, že si vybrali tento konkrétní lék, protože býval jediným antibiotikem, které by fungovalo proti bakteriím, které byly jinak vůči lékům rezistentní. Před několika lety však tým specialistů z Číny zjistil, že jeden bakteriální gen může imunitu těchto mikroorganismů vůči polymyxinům.

"Chtěli jsme zjistit, jak tato bakterie konkrétně zastavila tento lék v tomto konkrétním případě," říká první autor Adree Khondker a dodává: "Pokud tomu rozumíme, můžeme navrhnout lepší antibiotika."

Vědci použili speciální citlivé nástroje, které umožnily analyzovat bakteriální membránu. Tyto nástroje vykreslily snímky s extrémně vysokým rozlišením, které zachytily i jednotlivé molekuly o rozměrech asi jedné miliontiny šířky jednoho pramene vlasů.

"Pokud vezmete bakteriální buňku a přidáte tuto drogu, ve zdi se vytvoří díry, které budou působit jako děrovače a buňku zabijí," poznamenává Khondker. "Ale na prvním místě se hodně debatovalo o tom, jak tyto díry vznikly."

Co se stane s rezistentními bakteriemi?

Mechanismus, kterým antibiotikum proniká do bakteriální membrány, funguje následovně: bakterie, která má negativní náboj, automaticky „natáhne“ lék, který má pozitivní náboj.

Když k tomu však dojde, bakteriální membrána působí jako bariéra proti antibiotiku a má zabránit tomu, aby se dostala dovnitř bakterie. Za normálních okolností je to neúčinné, protože membrána je dostatečně tenká na to, aby v ní antibiotikum „vyrazilo díry“.

V případě bakterie rezistentní vůči lékům však nejnovější technologie vědců odhalily, že membrána se stává tužší a mnohem těžší proniknout. Negativní náboj bakterie navíc zeslábne, což znamená, že je pro antibiotikum obtížnější ji najít a „držet se“.

Jak to popisuje Khondker: „Pro drogu je to jako jít od řezání Jella k prořezávání skály.“

Je to poprvé, co výzkumný tým dokázal s jistotou určit tyto změny, zdůrazňují vyšetřovatelé.

"O tomto mechanismu se hodně spekuluje." Poprvé však můžeme dokázat, že membrána je tužší a proces je zpomalený. “

Prof. Maikel Rheinstädter

none:  rakovina slinivky chirurgická operace kolorektální karcinom