Jak Pseudomonas aeruginosa kolonizuje oparzenia?

Bakteria Pseudomonas aeruginosa jest jedną z głównych przyczyn infekcji i sepsy u osób cierpiących na ciężkie oparzenia, ponieważ jest to trudne, jeśli nie niemożliwe, do walki. Naukowcom z Uniwersytetu Genewskiego (UNIGE) w Szwajcarii udało się odkryć dynamikę fizjologii i metabolizmu patogenu podczas jego wzrostu w wydzielinach, płynach biologicznych, które wyciekają z ran palących. Publikacja ta, opublikowana w czasopiśmie „Frontiers in Cellular and Infection Microbiology”, pozwala śledzić krok po kroku strategie opracowane przez Pseudomonas aeruginosa w celu proliferacji, a tym samym kierować opracowywaniem innowacyjnych metod leczenia w celu ich zwalczania.

Pseudomonas aeruginosa został niedawno sklasyfikowany przez Światową Organizację Zdrowia jako jeden z priorytetowych patogenów, które mają być ukierunkowane na opracowanie nowych metod leczenia. Ta niebezpieczna bakteria jest odpowiedzialna za różne rodzaje potencjalnie śmiertelnych ostrych lub przewlekłych zakażeń. Pacjenci cierpiący na ciężkie poparzenia stanowią grupę wysokiego ryzyka, ponieważ ten czynnik rozwija się w rany i dostosowuje się do swojego środowiska, aby rozmnażać się i kolonizować gospodarza, co może powodować sepsę.

Ten drobnoustrój, szeroko obecny w środowisku, wykorzystuje osłabienie gospodarza do ustanowienia różnych mechanizmów ułatwiających jego namnażanie. „Chcieliśmy dowiedzieć się, jaka broń została wyprodukowana i wykorzystana przez P. aeruginosa, a kiedy podczas infekcji, zidentyfikowaliśmy geny, które uległy ekspresji przez bakterie, które weszły w kontakt z wysiękami pacjentów i rozwinęły się w nich” – wyjaśnia Karl Perron, dyrektor Laboratorium Bakteriologii w Katedrze Botaniki i Biologii Roślin Wydziału Nauk UNIGE. Analizę ekspresji około 6000 genów bakterii połączono z analizą związków stosowanych przez P. aeruginosa, we współpracy z naukowcami z Lozannie University Hospital (CHUV) i Bern University Hospital.

„Bakteria bardzo szybko nadmiernie eksprymuje wszystkie geny kodujące białka, które umożliwiają przechwytywanie żelaza gospodarza, ponieważ jest ono niezbędne do jego wzrostu i proliferacji” – wyjaśnia Manuel Gonzalez, członek zespołu genewskiego i pierwszy autor artykułu. Obejmują one zarówno siderofory, cząsteczki wiążące się z rozpuszczalnym żelazem, jak i hemofory, prawdziwe „odkurzacze molekularne”, które wydzielają żelazo związane z krwinkami czerwonymi. W tym samym czasie bakteria produkuje różne systemy do eksportu i importowania tych cząsteczek przed i po złowieniu żelaza.

Naukowcy odkryli również, że P. aeruginosa wykorzystuje głównie mleczan, lipidy i kolagen z żywiciela jako źródło składników odżywczych. Aby uzyskać dostęp do tych związków, bakteria szybko wytwarza i wydziela określone enzymy zdolne do niszczenia otaczającej tkanki.

„Biolodzy wykazali, że te czynniki wirulencji są wytwarzane w wysiękach, nawet gdy te ostatnie zawierają stosunkowo małe ilości P. aeruginosa, co sugeruje, że ten patogen gwałtownie staje się agresywny w ranach oparzeniowych. Obserwowaliśmy również, że generuje on pompy do wydalania molekuł, które mogłyby pozwólcie mu stawić opór niektórym antybiotykom „, dodaje Karl Perron.

Te wyniki, które ujawniają dynamikę fizjologii i metabolizmu P. aeruginosa w kontekście oparzenia, stanowią kluczowe elementy dla opracowania nowych podejść terapeutycznych. „Ponieważ dostępność żelaza jest czynnikiem ograniczającym rozwój bakterii, należy rozważyć strategię typu konia trojańskiego, która polega na wiązaniu niektórych antybiotyków z sideroforami, aby bakteria importowała je w dużych ilościach wraz z rozpuszczalnym żelazem , „wyjaśnia Manuel Gonzalez. Molekuły hamujące określone czynniki wirulencji można również podawać we wczesnym stadium.

Do tego badania mikrobiolodzy wykorzystali alternatywną metodę do doświadczeń na zwierzętach. Analiza wysięków, ich zastosowanie i synteza sztucznego medium naśladującego to szczególne środowisko, pozwoliły Karlowi Perronowi zdobyć nagrodę „UNIGE 3R 2017”. Reguła 3Rs (zredukować, zastąpić, udoskonalić) zyskała międzynarodowe uznanie jako podstawa etycznego podejścia do eksperymentów na zwierzętach i jest aktywnie promowana przez UNIGE. Jego celem jest zmniejszenie liczby wykorzystywanych zwierząt, udoskonalenie warunków eksperymentalnych w celu poprawy dobrostanu zwierząt i zastąpienie modeli zwierzęcych innymi metodami eksperymentalnymi, o ile jest to możliwe.

Źródło: Université de Genève.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *