Gli scienziati della UNC School of Medicine hanno scoperto che un batterio può diventare molto più o meno suscettibile a un antibiotico a seconda della specifica comunità batterica al suo interno.

Gli scienziati hanno scoperto in particolare che il batterio Pseudomonas aeruginosa può produrre fattori molecolari specifici che aumentano o diminuiscono drasticamente la capacità di un antibiotico di uccidere lo Staphylococcus aureus, un altro batterio che spesso co-infetta con P. aeruginosa .

Le scoperte, pubblicato in Biologia PLoS , indicano la possibilità di nuovi antibiotici che impiegano questi fattori per aumentare la suscettibilità agli antibiotici.

La ricerca mostra anche come la comprensione del preciso mix di batteri e delle loro interazioni potrebbe diventare una parte standard della pratica clinica nel trattamento delle infezioni batteriche, soprattutto le infezioni più pericolose che comportano la resistenza agli antibiotici. I medici attualmente misurano la suscettibilità agli antibiotici di una specie batterica infettante esaminandola isolatamente da altre specie.

"Le interazioni con P. aeruginosa può cambiare completamente S. aureus la suscettibilità agli antibiotici standard, ", ha affermato l'autore senior dello studio Brian P. Conlon, dottorato di ricerca, assistente professore di microbiologia e immunologia presso UNC.

La resistenza agli antibiotici da parte di batteri e altri microbi è una crisi di salute pubblica in corso, contribuendo a circa due milioni di contagi e 23, 000 decessi all'anno negli Stati Uniti, secondo i Centri per il controllo e la prevenzione delle malattie. P. aeruginosa , ad esempio, è un patogeno multiresistente associato a infezioni nosocomiali, inclusa la polmonite associata al ventilatore. Quanto a S. aureus , alcuni ceppi non causano malattie. Altri causano le classiche infezioni da "stafilococco" che gli antibiotici uccidono. Altri ceppi, anche se, sono resistenti agli antibiotici.

I ricercatori stanno correndo per trovare modi per superare la resistenza di questi e altri batteri.

Un indizio nella corsa per superare la resistenza agli antibiotici che Conlon e colleghi hanno scoperto è che S. aureus a volte adotta una crescita lenta, stato "a bassa energia" che rende più difficile l'uccisione con gli antibiotici. Il team di Conlon ha ipotizzato che questo stato a bassa energia potrebbe derivare dalla competizione tra specie. In altre parole, una specie batterica coinfettante potrebbe aver evoluto la capacità di produrre fattori che mettono in svantaggio i concorrenti microbici. Tali fattori possono includere tossine, enzimi, o vari componenti batterici unici per ceppi specifici.

"Lo sappiamo P. aeruginosa comunemente co-infetta con S. aureus e secerne fattori che vanno a sbattere contro S. aureus il metabolismo, " Ha detto Conlon. "Quindi la nostra ipotesi era che questa interazione potrebbe essere gettante S. aureus in uno stato più resistente agli antibiotici".

Conlon e colleghi, tra cui la prima autrice Lauren Radlinski, uno studente laureato nel Laboratorio Conlon che ha eseguito la maggior parte degli esperimenti, studiato questa possibilità nel nuovo studio. Hanno istituito un pannello di S. aureus culture, li ha esposti a molecole secrete da 14 differenti P. aeruginosa tensioni, e poi testato la suscettibilità di ciascuna coltura a uno dei tre antibiotici:vancomicina, tobramicina, e ciprofloxacina.

I risultati sono stati sorprendenti e hanno implicazioni per la pratica clinica.

Il P. aeruginosa fattori influenzati S. aureus la suscettibilità a tutti e tre gli antibiotici, in alcuni casi in misura enorme. Alcuni ceppi di P. aeruginosa , come previsto, notevolmente ridotto S. aureus E' suscettibilità alla tobramicina e alla ciprofloxacina. Sorprendentemente, anche se, molti altri ceppi di P. aeruginosa notevolmente migliorato S. aureus la suscettibilità agli antibiotici utilizzati negli esperimenti.

"Fattori secreti da otto dei P. aeruginosa tensioni, Per esempio, indotto da 100 a 1000 volte più uccisioni di S. aureus dalla vancomicina, rispetto alla cultura del controllo di S. aureus che non è stato esposto a P. aeruginosa fattori, " ha detto Conlon.

I ricercatori hanno identificato tre specifici P. aeruginosa fattori che hanno determinato questi effetti:

• Un enzima che taglia le proteine ​​chiamato LasA aumenta la capacità della vancomicina di uccidere S. aureus .
• Un insieme di molecole legate al grasso chiamate ramnolipidi è aumentato S. aureus l'assorbimento della tobramicina.
• Una piccola molecola organica chiamata HQNO ha inibito il metabolismo di S. aureus , spostandolo nello stato a bassa energia che lo rendeva più resistente agli antibiotici.

Conlon e colleghi hanno affermato che potrebbe essere possibile creare nuovi antibiotici che includano i fattori di aumento della suscettibilità LasA e ramnolipidi - e/o bloccare il fattore di riduzione della suscettibilità HQNO - per costruire un arsenale migliore contro le infezioni batteriche gravi.

Un altro approccio sarebbe quello di sviluppare semplici test genetici batterici che consentano ai medici di rilevare quando un batterio coinfettante sta probabilmente secernendo fattori che influenzano significativamente la suscettibilità agli antibiotici.

La squadra di Conlon è ora in sequenza P. aeruginosa ceppi per vedere come le sequenze geniche variano tra i ceppi e come questa variazione influisce sulla capacità di questi ceppi di produrre i fattori sopra descritti che il laboratorio di Conlon ha descritto.