Το φυσικό αντιβιοτικό απομακρύνει τα βακτήρια από την άμυνα τους
Νέα έρευνα διαπιστώνει ότι ένα αντιβιοτικό που προέρχεται από έντομα μπορεί να καταστρέψει την προστατευτική μεμβράνη ορισμένων από τα πιο διαδεδομένα βακτήρια ανθεκτικά στα φάρμακα. Αυτό θα μπορούσε να ανοίξει το δρόμο για μια νέα κατηγορία αντιβιοτικών που θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην αντιμετώπιση της τρέχουσας κρίσης αντοχής στα ναρκωτικά.
Στις Ηνωμένες Πολιτείες, η αντοχή στα αντιβιοτικά προκαλεί πάνω από 2 εκατομμύρια ασθένειες και 23.000 θανάτους κάθε χρόνο.
Ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας (ΠΟΥ) ερεύνησε μισό εκατομμύριο άτομα και διαπίστωσε ότι τα πέντε πιο κοινά ανθεκτικά στα φάρμακα βακτήρια είναι:
- Escherichia coli
- Klebsiella pneumoniae
- Η ασθένεια του σταφυλοκοκου
- Streptococcus pneumoniae
- Σαλμονέλα
Με την εξαίρεση του S. pneumoniae και S. aureus, όλα τα παραπάνω είναι Gram-αρνητικά βακτήρια. Το όνομα προέρχεται από τον Hans Christian Gram, έναν γιατρό που ανέπτυξε το τεστ Gram. Πρόκειται για μια δοκιμή χημικών λεκέδων που χωρίζει τα βακτήρια σε Gram-positive και Gram-negative.
Η εύρεση νέων τρόπων καταστροφής αρνητικών κατά Gram βακτηρίων είναι μια μεγάλη πρόκληση, με κάποιες σημαντικές επιπτώσεις στην αυξανόμενη κρίση δημόσιας υγείας που είναι η μικροβιακή αντοχή.
Νέα έρευνα μπορεί να βρήκε έναν τρόπο να διεισδύσει στην άμυνα αυτών των βακτηρίων. Επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο της Ζυρίχης (UZH) στην Ελβετία διαπίστωσαν ότι η θετατίνη, ένα φυσικά αντιβιοτικό που παράγεται από ένα έντομο που ονομάζεται έντονο σπυράκι, μπορεί να προσβάλει τις εξωτερικές μεμβράνες αρνητικών κατά Gram βακτηρίων.
Ο John A. Robinson, από το Τμήμα Χημείας του UZH, είναι ο αντίστοιχος και τελευταίος συγγραφέας της νέας εργασίας, η οποία δημοσιεύθηκε πρόσφατα στο περιοδικό Επιστήμη προχωρά.
Διακοπή των μηχανισμών αυτοάμυνας των βακτηρίων
Ο Robinson εξηγεί το κίνητρο για την πρόσφατη μελέτη, λέγοντας: «Παρά τις τεράστιες προσπάθειες από ακαδημαϊκούς ερευνητές και φαρμακευτικές εταιρείες, έχει αποδειχθεί πολύ δύσκολο να εντοπιστούν αποτελεσματικοί νέοι βακτηριακοί στόχοι για την ανακάλυψη αντιβιοτικών».
«Μία από τις μεγαλύτερες προκλήσεις είναι ο εντοπισμός νέων μηχανισμών αντιβιοτικής δράσης κατά των επικίνδυνων κατά Gram αρνητικών βακτηρίων.»
Όπως εξηγούν οι Robinson και οι συνάδελφοί τους στην εργασία τους, μια ασύμμετρη εξωτερική μεμβράνη προστατεύει τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια. Αυτή η διπλή στιβάδα αποτελείται από μόρια λιποπολυσακχαρίτη (LPS) στο εξωτερικό και μεμβράνης γλυκεροφωσφολιπίδια στο εσωτερικό στρώμα.
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ένα μοντέλο Ε. Coli και in vitro μελέτες δέσμευσης για να ελεγχθεί εάν το αντιβιοτικό ιντατίνη μπορεί να δεσμευτεί σε ορισμένες πρωτεΐνες που ονομάζονται «πρωτεΐνες Lpt», οι οποίες δημιουργούν μια γέφυρα από την εσωτερική μεμβράνη προς την εξωτερική μεμβράνη του διπλού στρώματος που προστατεύει τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια.
Αυτή η γέφυρα στη συνέχεια χρησιμοποιείται για τη μεταφορά μορίων LPS στην εξωτερική πλευρά της μεμβράνης, δημιουργώντας ένα αμυντικό φράγμα.
Οι εργαστηριακές αναλύσεις διαπίστωσαν ότι η νοστατίνη εμποδίζει τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ πρωτεϊνών που απαιτούνται για το σχηματισμό της γέφυρας. Αυτό σημαίνει ότι τα μόρια LPS δεν μπορούν να φτάσουν στον προορισμό τους, εμποδίζοντας τη δημιουργία ολόκληρης της προστατευτικής ασύμμετρης εξωτερικής μεμβράνης. Χωρίς την άμυνα του, το βακτήριο παραδίδεται στο αντιβιοτικό.
«Αυτά τα αποτελέσματα», λένε οι συγγραφείς, «επισημαίνουν ένα νέο παράδειγμα για μια αντιβιοτική δράση, στοχεύοντας σε ένα δυναμικό δίκτυο αλληλεπιδράσεων πρωτεΐνης-πρωτεΐνης που απαιτείται για τη συναρμολόγηση του συμπλέγματος Lpt στο Ε. Coli.”
«Τα αποτελέσματα προσδιορίζουν επίσης ένα φυσικό πεπτίδιο ως αφετηρία για την ανάπτυξη πιθανών κλινικών υποψηφίων που στοχεύουν επικίνδυνα κατά Gram αρνητικά βακτηριακά παθογόνα», προσθέτουν.
Ο Robinson σχολιάζει τα αποτελέσματα, λέγοντας, "Αυτό το εύρημα μας δείχνει έναν τρόπο ανάπτυξης ουσιών που αναστέλλουν συγκεκριμένα τις αλληλεπιδράσεις πρωτεΐνης-πρωτεΐνης σε βακτηριακά κύτταρα."
«Πρόκειται για έναν άνευ προηγουμένου μηχανισμό δράσης για ένα αντιβιοτικό και προτείνει αμέσως τρόπους ανάπτυξης νέων μορίων ως αντιβιοτικών που στοχεύουν επικίνδυνα παθογόνα.»
Τζον Α. Ρόμπινσον
