Bakterije otporne na antibiotike danas su jedna od najvećih opasnosti za zdravlje cijelog čovječanstva, za što se okrivljuje pretjerana i neselektivna uporaba antibiotika. Ne samo da otpornost na antibiotike uzrokuje oko 700,000 smrti godišnje, već su i mnoge infektivne bolesti, poput upale pluća, tuberkuloze i gonoreje, postale znatno teže za liječiti.Ne pronađemo li način kako spriječiti bakterije da razviju otpornost na antibiotike, predviđa se da bi bolesti koje se mogu spriječiti mogle uzrokovati 10 milijuna smrtnih slučajeva godišnje do 2050. godine.Jedan od načina kako bakterije stječu otpornost na antibiotike je promjena svog genoma. Primjerice, bakterija može ‘ispumpati’ antibiotik iz sebe, ili ga na neki način razgraditi. Također, bakterije mogu prestati rasti i dijeliti se, što imunosnom sustavu otežava da ih prepozna.
No, istraživači su svoju pozornost usmjerili na jednu drugu, manje poznatu metodu kojom se bakterije služe kako bi razvile otpornost. Izravno smo pokazali da bakterije mogu ‘promijeniti svoj oblik’ u našem tijelu i tako izbjeći antibiotike – to je proces kojim one nastavljaju rasti bez genetskih promjena.Sve su bakterije okružene strukturom koju zovemo stanična stijenka. Ona je poput tijesne odjeće koja bakteriju štiti od okoliša i sprječava njeno puknuće. Stijenka daje bakteriji primjereni oblik (primjerice, poput štapića ili kugle) i pomaže joj da se uspješno dijeli.
Ljudske stanice nemaju staničnu stijenku; zbog toga naš imunosni sustav lakše prepoznaje bakteriju kao neprijatelja, jer njena je stijenka bitno drukčija. Upravo zato bakterije postaju laka meta naših najboljih i najčešće korištenih antibiotika, kao što je penicilin. Dakle, antibiotici ‘naciljaju’ stijenku i ubijaju bakteriju bez opasnosti za nas.
No, bakterije katkad žive bez stanične stijenke. Ako su okolni uvjeti pogodni da se bakterija ne raspukne, ona može promijeniti oblik u tzv. L-formu; to je oblik u kojem bakterija više nema staničnu stijenku. Takve je bakterije 1935. godine otkrila Emmy Kleineberger-Nobel i dala im naziv po Listerovu institutu, gdje je u to vrijeme radila.Da bismo stvorili pogodan zaštitni okoliš, u laboratoriju često rabimo šećer. U ljudskom tijelu bakterijska je stijenka meta za antibiotike, koji su tako pokretači za promjenu bakterijskog oblika; pokretači mogu biti i neke molekule imunosnog sustava, poput lizozima – molekule koja se nalazi u našim suzama i štiti nas od bakterijskih infekcija.
Bez stanične stijenke bakterija obično postaje osjetljiva i gubi svoj uobičajeni izgled. No, uz to postaje i djelomično nevidljiva za naš imunosni sustav i potpuno otporna prema svim tipovima antibiotika koji ciljano uništavaju staničnu stijenku.
Među znanstvenicima već se odavno pojavila sumnja da su L-forme odgovorne za ponovljene infekcije, jer pomažu bakterijama da se ‘skriju’ od imunosna sustava i pruže otpor antibioticima. No, za to je bilo teško pronaći dokaze, zbog ‘neuhvatljive’ naravi L-forma i nedostatnih metoda kojima bismo ih otkrili.
Promatramo promjenu oblika bakterije
Naša se studija, objavljena u Nature Communications, usmjerila na bakterijske vrste povezane s ponovljenim infekcijama urinarnog trakta (IUT). Pokazalo se da mnoge različite bakterijske vrste (uključujući E. Coli i enterokoke) u ljudskom tijelu zaista mogu preživjeti u L-formi.To nikad prije nismo dokazali; te smo ‘skrivene’ bakterije otkrili uporabom fluorescentnih sonda koje prepoznaju bakterijsku DNK.Ispitali smo uzorke urina starijih pacijenata s ponovljenom IUT; razmnožili smo ih u Petrijevoj zdjelici bogatoj šećerom. Taj je okoliš zaštitio bakterije od prsnuća i uz to se izdvojila bakterijska L-forma koja se nalazila u tim uzorcima.U odvojenom smo pokusu uspjeli vidjeti cijeli taj proces koji se odvijao u embrijima zebraste ribice, u okružju antibiotika.
Značaj ove studije je u tome što se pokazalo da antibiotike treba testirati u uvjetima sličnijim ljudskom tijelu. Do sada uvjeti u medicinskim laboratorijima nisu osjetljivim L-formama pružali dostatnu zaštitu za opstanak.Prije no što potpunije shvatimo značaj te L-forme bakterijske otpornosti na antibiotike u usporedbi s drugim formama, bit će potrebna dodatna istraživanja s više pacijenata. Uz to, trebat će istražiti koju ulogu imaju L-forme u drugim ponavljajućim infekcijama, poput sepse ili plućnih infekcija.
Do sada su znanstvenici koji se bave L-formama nailazili na mnoga proturječja, no očekujemo da će ova nova otkrića potaknuti dodatne napore oko tih bakterijskih forma u bolesničkoj praksi. Nadamo se da ćemo tako otkloniti opasnosti kojima ove ‘skrivene’ bakterije prijete našem zdravlju.
Jedna od mogućih opcija u borbi protiv antibiotski otpornih infekcija jest kombinacija antibiotika koji ciljaju na staničnu stijenku, s onima koji uništavaju L-forme.Bitka protiv bakterija nastavlja se: razvijamo nove strategije kako bismo ih pobijedili, a bakterije nam na to odgovaraju svojim ‘lukavštinama’. Naša studija otkriva da u stalnoj borbi protiv infekcijskih bolesti svakako treba uzeti u obzir još jedan način kako se bakterije pritom prilagođavaju.
Katarzyna Mickiewicz, Newcastle University Research Fellow, Newcastle University.
