A mikrobiális infekció ökológiája
Az antibiotikumok kifejlesztése a 20. századi orvostudomány sikertörténete, azonban mára kiderült: a mikroba-közösségek jóval bonyolultabban működnek, mint a múlt században gondoltuk. A baktériumok közötti kompetíció és kooperáció jobb megismerése segíthet az antibiotikum-használat hatékonyabbá tételében.
Az antibiotikumok hatása nagyban függ attól, hogy a célba vett baktériumok kompetitív vagy kooperatív viszonyban állnak-e szomszédaikkal, továbbá attól is, hogy milyen az egyes baktériumtörzsek egymáshoz viszonyított térbeli elrendezése, írja a PLOS Computational Biology tanulmánya (Sylvie Estrela és Sam P. Brown: Community interactions and spatial structure shape selection on antibiotic resistant lineages).
A Yale University és a Georgia Institute of Technology kutatói számítógépes modellezés segítségével vizsgálták meg, hogyan befolyásolja egy két törzsből álló baktérium-közösség antibiotikum-kezelésre adott válaszát a törzsek között lévő kompetitív vagy együttműködő viszony abban az esetben, ha az egyik baktérium-törzs szenzitív az adott antibiotikumra, míg a másik rezisztens.
Mint kiderült, ha a törzsek harcban állnak egymással, antibiotikum-kezelés hatására az érzékeny törzs kipusztulása elősegíti a rezisztensek szaporodását, míg együttműködő baktérium-törzsek esetén a két törzs kölcsönös függősége miatt az antibiotikumra érzékeny törzs elpusztítása a rezisztens törzs visszaszorulását is kiváltja.
A rezisztens törzsek antibiotikumok elleni védekezése a mellettük élő szenzitív törzs tagjai számára is hasznos, ha a rezisztensek a számukra is toxikus molekulákat messzire juttatják a közös területről; a számítógépes modellezés révén az is kiderült, hogy az ilyen kereszt irányú védelem hatékonyabb a szenzitív és rezisztens fajok közötti mutualista viszony esetén, mivel a mutualista baktériumok növekedésük során hajlamosak keveredni, míg a versengő vagy nem interaktáló fajok inkább szegregálódnak, így a szenzitívek nem tudják érzékelni a rezisztens faj toxineltávolító tevékenységének hatását.
Nyilatkozatukban a kutatók kifejtik: napjainkban is igen keveset tudunk a mikrobiális infekció ökológiájáról, különösen arról, hogy milyen interakcióba lépnek a patogén fajok a rezidens mikrobákkal – e terület alaposabb feltárása az antibiotikumok hatékonyabb alkalmazásához vezethet.
A hatékonyabb antibiotikum-felhasználást célozza egy szintén a baktériumok közötti kompetícióval foglalkozó PNAS-tanulmány is, ami arra hívja fel a figyelmet, hogy egyes baktériumok olyan anyagokat bocsátanak ki, amelyek a szomszédaikat egymás megtámadására késztetik (Diego Gonzalez és munkatársai: Costs and benefits of provocation in bacterial warfare). A „provokáló ágensek” termelése akkor előnyös a baktériumok számára, ha rajtuk kívül legalább két más baktérium-faj tagjai is jelen vannak, ilyen esetben a baktériumok kiválóan tudják alkalmazni az „oszd meg és uralkodj” stratégiát.
A kutatók (Imperial College London és University of Oxford) reménye szerint a bakteriális provokáló ágenseket a gyógyászatban is lehetne alkalmazni.
