Elnémított baktériumok

Nem váltják ki az antibiotikumokat, de csökkentik a rezisztenciagének terjedésének lehetőségét az újonnan felfedezett, biofilmképződést gátló anyagok, ami különösen a nozokomiális járványok leküzdésében jelenthet nagy előrelépést.

A baktériumok közvetlen elpusztítása helyett a közöttük lévő kommunikáció megbénításával kísérleteznek amerikai kutatók. Módszerüktől az antibiotikumrezisztencia kialakulásának megelőzését remélik.
Ahhoz, hogy a baktériumok megfertőzzék az embert, jelátvivő molekulákat – például N-acilhomoszerin- laktont (AHL) – kell termelniük, és hozzá receptorokat fejleszteniük. Ezek révén valósul meg azonos fajon belül a sejt–sejt közötti kommunikáció. Amennyiben e közvetítő anyag mennyisége elér egy bizonyos küszöbértéket, a mikroorganizmusok biofilmet alakítanak ki, amely révén a kolónia képes kivédeni az antibiotikumok hatásait.
 Helen Blackwell és munkatársai (University of Wisconsin) több baktérium-jelátvitelt megszakító anyagot is kifejlesztettek. Az Amerikai Vegyész Társaság szeptember közepén tartott éves nagygyűlésén elhangzott előadásuk szerint P. aeruginosa-fertőzött férgekkel végzett kísérleteik során igazolták, hogy a baktériumok kommunikációjának megbénítása esetén az állatok sokkal tovább maradtak életben. Olyan anyagokat is előállítottak, amelyek célzottan szakítják meg bizonyos baktériumtörzsek kommunikációs csatornáit. Így meg tudták akadályozni, hogy az emésztést segítő bélbaktériumok kárt szenvedjenek. Az induló humán vizsgálatok célja az új eljárás terápiás helyének megtalálása. Negyed százada tudjuk, hogy a baktériumok vizes környezetben szilárd felületekre kitapadva, a felszínen biofilmet alkotva, mikrokolóniákban élnek (Sci Am 1978;238:86–95). Tulajdonságaik – tápanyagigényük, osztódási sebességük, antibiotikum-érzékenységük (többek között az antibiotikumok penetrációs nehézsége miatt) – e formában jelentősen eltérhetnek a folyadékban lebegve élőkétől. A jelenséget kezdetben a környezeti és ipari bakteriológusok vizsgálták részletesen, amikor szembesültek fontos ipari víz- és olajvezetékek bakteriális biofilmképződés okozta elzáródásával. Az emberi megbetegedések jelentős részét az elmúlt századokban akut bakteriális infekciók (pestis, kolera vagy a S. pneumoniae miatti tüdőgyulladás és szepszis) okozták. A vakcináció és az antibiotikumok egyre szélesedő köre megfelelő fegyvert jelent e kórokozókkal szemben. Más mikroorganizmusok, például a Pseudomonas vagy Legionella, amelyek évmilliókon keresztül sikeresen életben maradtak a természetben, a kedvezőtlen környezeti behatásokat a „biofilm-stratégiával” kivédve, ma komoly problémát jelentenek az egészségügyben (lásd keretes írásunkat). A biofilmképzés számos lépését jól ismerjük, egyes részleteivel azonban még folyik a kutatás. Bizonyított, hogy a biofilm formájában élő baktériumsejtek között kommunikáció zajlik és amiért jelátvivő anyagok (például a már említett N-acil homoszerin-laktonok) a felelősek. Ez a kommunikáció segíti az egyes baktériumsejteket abban, hogy alkalmazkodjanak az esetleges csökkent tápanyagellátáshoz vagy az oxigénhiányhoz, és fokozni tudják a toxikus metabolitok mennyiségét.
A biofilmben élő baktériumok antibiotikum-érzékenysége megváltozik, így az in vitro vizsgálatokkal érzékenynek talált mikroorganizmus eliminálása nem minden esetben sikerül a terápia során. Ennek számos oka van. A kísérleti bizonyítékok szerint egyes antibiotikumok (például az aminoglikozidok) nem képesek a film részét képező mátrix anyagon keresztül kellő mennyiségben behatolni a biofilm mélyén élő baktériumokig. Ráadásul a biofilmben élő baktériumok lassú anyagcseréje miatt azok az antibiotikumok, amelyek elsősorban szaporodó baktériumokra hatnak (mint a béta-laktámok – penicillinek, cephalosporinok) csökkent hatékonyságúak a biofilmben élő, lassan vagy egyáltalán nem szaporodó baktériumokkal szemben. A lassú szaporodás az egyéb hatásmechanizmusú antibiotikumok sejtfelvételét is lassítja – ezáltal vezet rezisztenciához. Az antibiotikum-rezisztencia terjedésére is nagyobb a lehetőség a mono- vagy polibakteriális biofilmben élő baktériumok között, hiszen a rezisztenciagéneket hordozó extrakromoszomális genetikai anyag (plazmid) átjutása épp úgy könnyebb, mint a kromoszomális rezisztenciagének horizontális terjedése. A biofilmben élő baktériumsejtek közötti kommunikációban, különösen, ha polimikrobás biofilmet vizsgálunk, számos anyagnak tulajdonítanak szerepet. Az N-acil-homoszerin-laktonok mellett különböző bakteriális metabolitok, szekretált bakteriális proteinek, genetikai anyagok (DNS, RNS) kutatása folyik. A Pseudomonas aeruginosa esetében bizonyított, hogy azok a mutánsok, amelyek nem termelnek N-acil-homoszerin-laktont, képeznek ugyan biofilmet, de ez sokkal könnyebben roncsolható nátrium-duodecil-szulfáttal, mint az eredeti törzs által képzett biofilm, továbbá a mutáns felszíni kitapadási képessége is jelentősen csökken.
Blackwell munkacsoportjának kutatásai azért jelentősek, mert a jelátvivő anyagokat gátló szerek felfedezésével lehetőség nyílik a valamely infekciós kórképben szerepet játszó pseudomonastörzs biofilmképzésének gátlására. Így a hatékony antibiotikumok hozzáférhetnek a sejtekhez. Nem váltják ki az antibiotikumokat azonban azzal, hogy a hatékony antibiotikum-terápiát, azaz a kórokozó eliminációját segítik, de csökken a rezisztenciagének terjedésének lehetősége. Ez különösen jelentős, hiszen köztudott, hogy a Pseudomonas aeruginosa-törzsek, különösen a nozokomiális, kórházi járványokat okozó törzsek, számos rezisztenciamechanizmussal rendelkeznek, és ezek genetikai anyagának terjedését a biofilmképző tulajdonságuk is elősegíti. Mivel a hagyományos antibiotikumkutatás az elmúlt 20 esztendőben az egész világon jelentősen háttérbe szorult, fontos, hogy alternatív utakat keressenek a kutatók.