Cercetarea scoate în evidență strategia bacteriană pentru toleranța și persistența la antibiotice
Antibioticele reprezintă o realizare medicală remarcabilă, însă din ce în ce mai multe microorganisme dobândesc abilitatea de a rezista și tolera aceste tratamente.
Cercetătorii de la St. Jude Children’s Research Hospital au descoperit modul în care S. pneumoniae se adaptează la expunerea la antibiotice și la presiunea sistemului imunitar. Rezultatele lor arată că modificările în reglementarea ARN-ului permit bacteriilor să intre într-o stare de toleranță la antibiotice. Aceste descoperiri oferă o înțelegere mai profundă a modului în care patogenii supraviețuiesc tratamentului și ar putea informa strategii pentru îmbunătățirea eficacității antibioticelor existente. Rezultatele au fost publicate recent în Cell Host & Microbe.
Pentru copiii cu cancer și alte afecțiuni care afectează sistemul imunitar, infecțiile bacteriene reprezintă o provocare clinică semnificativă, deoarece imunosupresia poate face infecțiile mai greu de controlat și poate crește riscul de complicații severe. S. pneumoniae, un agent patogen de frunte în cauzarea infecțiilor bacteriene grave la nivel global, poate fi deosebit de periculos în rândul acestor pacienți, provocând afecțiuni severe, inclusiv pneumonie, infecții ale sângelui și meningită. Deși antibioticele sunt esențiale pentru prevenirea și tratarea acestor infecții, unele bacterii pot supraviețui expunerii la antibiotice prin mecanisme precum rezistența sau toleranța la antibiotice.
„Identificarea populațiilor bacteriene care sunt refractare la tratamentele antibiotice este absolut critică”, a explicat Jason Rosch, PhD, St. Jude Department of Host-Microbe Interactions. „Am descoperit o nouă strategie prin care bacteriile reacționează la antibiotice, ceea ce oferă noi perspective asupra modului în care se dezvoltă infecțiile persistente. Aceste perspective ar putea ghida strategiile pentru a îmbunătăți eficiența antibioticelor.”
Presiunile gazdelor determină strategii de supraviețuire a bacteriilor dincolo de rezistență.
Folosind un model de infecție care a urmărit modul în care S. pneumoniae a evoluat în interiorul gazdei, cercetătorii au descoperit că presiunea mediului gazdelor și a sistemului imunitar a influențat evoluția acestei bacterii. Această evoluție a favorizat adaptările care le-au permis bacteriilor să tolereze expunerea la antibiotice, menținând în același timp capacitatea de a persista, în loc să dobândească mutații de rezistență care ar putea compromite fitness-ul lor în timpul infecției.
Analizele la nivel de celulă unică au relevat că această strategie de toleranță a implicat un răspuns de tip „bet-hedging”, în care populația bacteriană a adoptat diferite stări de supraviețuire în răspuns la stresul antibiotic. În timp ce multe celule bacteriene au fost îndreptate spre moarte după expunerea la antibiotice, un subset a intrat într-o stare temporară de toleranță la antibiotice, încetinind activitatea celulară normală și reducând daunele cauzate de tratament.
Cercetătorii au constatat că acest răspuns a fost determinat de modificări în reglementarea ARN-ului, inclusiv mutații în rny, un gen implicat în degradarea ARN-ului. Celulele tolerante au prevenit daunele celulare tipice cauzate de antibiotice și au intrat într-o stare de protecție cu activitate scăzută, care le-a permis să supraviețuiască tratamentului și să reia rapid creșterea odată ce antibioticele au fost eliminate.
„Este, în esență, o strategie de supraviețuire bazată pe populație”, a afirmat Rosch. „Dacă fiecare celulă ar reacționa la antibiotice în același mod, populația ar fi mai puțin probabil să supraviețuiască. În schimb, am descoperit că, în timp ce cele mai multe celule au murit, un mic subset a supraviețuit temporar expunerii la antibiotice și a condus regrowth-ul după încetarea tratamentului.”
Aceste descoperiri subliniază importanța înțelegerii modului în care bacteriile supraviețuiesc expunerii la antibiotice. Această cunoaștere este esențială pentru proiectarea de antibiotice noi și pentru îmbunătățirea performanțelor acestora.
„Cred că acest lucru ne deschide ochii asupra faptului că bacteriile au multe mai multe strategii pentru a evita antibioticele decât apreciem în prezent”, a spus Rosch. „Tratamentul cu antibiotice poate eșua chiar și în absența rezistenței tradiționale. Aceasta relevă importanța mecanismelor de toleranță care permit bacteriilor să persiste, ceea ce va ajuta la ghidarea noilor strategii pentru a îmbunătăți eficacitatea antibioticelor.”
