Για πρώτη φορά, ερευνητές κατάφεραν να αποτυπώσουν με πρωτοφανή ευκρίνεια τη «μάχη» ανάμεσα στα αντιβιοτικά και τα βακτήρια: εικόνες υψηλής ανάλυσης δείχνουν βήμα-βήμα πώς τα φάρμακα διαπερνούν τις άμυνες των μικροβίων και τα καταστρέφουν εκ των έσω.
Η ανακάλυψη αυτή ρίχνει φως σε έναν από τους πιο κρίσιμους μηχανισμούς της μικροβιακής άμυνας και θα μπορούσε να συμβάλει στην ανάπτυξη πιο αποτελεσματικών θεραπειών απέναντι στα ανθεκτικά παθογόνα.
Τα αντιβιοτικά που μελετήθηκαν, γνωστά ως πολυμυξίνες, αναγκάζουν τα βακτήρια να αποδομήσουν μόνα τους την εξωτερική τους μεμβράνη – την «πανοπλία» που τα προστατεύει. Κατά τη δράση τους, τα βακτήρια, όπως η Escherichia coli, σχηματίζουν μικρά εξογκώματα και φουσκώματα στις μεμβράνες τους, ώσπου τελικά αποβάλλουν το εξωτερικό τους περίβλημα. Αυτά τα κενά λειτουργούν σαν «ανοιχτές πόρτες», από όπου το αντιβιοτικό εισχωρεί και διαλύει το κύτταρο εκ των έσω.
«Ήταν συναρπαστικό να βλέπουμε σε πραγματικό χρόνο πώς το αντιβιοτικό κυριολεκτικά αποδομεί την επιφάνεια του βακτηρίου», δήλωσε η Καρολίνα Μπορέλι, υποψήφια διδάκτωρ βιοφυσικής και μικροβιολογίας στο University College London (UCL).
Τα Gram-αρνητικά βακτήρια, όπως η E. coli, η Salmonella και η Shigella, διαθέτουν δύο προστατευτικές μεμβράνες και είναι συχνά υπεύθυνα για ανθεκτικές και επικίνδυνες λοιμώξεις. Οι πολυμυξίνες στοχεύουν την εξωτερική από αυτές τις δύο μεμβράνες — το πιο δύσκολο εμπόδιο για τα περισσότερα αντιβιοτικά.
Η νέα μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Microbiology, κατέγραψε για πρώτη φορά το φαινόμενο αυτό χρησιμοποιώντας μικροσκοπία ατομικής δύναμης – μια εξαιρετικά ευαίσθητη τεχνική όπου μια νανοκλίμακας βελόνα «χαρτογραφεί» την επιφάνεια των βακτηρίων. Οι εικόνες αποκάλυψαν τη γρήγορη εμφάνιση προεξοχών και ανωμαλιών στην εξωτερική μεμβράνη, ακολουθούμενη από την πλήρη αποδόμησή της.
«Οι πολυμυξίνες αναγκάζουν τα κύτταρα να παράγουν δομικά στοιχεία για τη μεμβράνη τους με τόσο ταχύ ρυθμό, που τελικά η ίδια η δομή καταρρέει. Είναι σαν να χτίζεις έναν τοίχο τόσο γρήγορα, που αρχίζει να θρυμματίζεται», εξηγεί η Μπορέλι.
Ωστόσο, οι επιστήμονες παρατήρησαν ότι οι πολυμυξίνες δρουν μόνο σε ενεργά αναπτυσσόμενα βακτήρια. Όταν τα βακτήρια εισέρχονται σε κατάσταση αδράνειας – ένα είδος «χειμερίας νάρκης» που τα βοηθά να επιβιώνουν για χρόνια χωρίς ανάπτυξη – η εξωτερική τους πανοπλία δεν ανανεώνεται, καθιστώντας το αντιβιοτικό αναποτελεσματικό.
«Η επόμενη μας πρόκληση είναι να αξιοποιήσουμε αυτή τη γνώση για να ενισχύσουμε τη δράση των αντιβιοτικών», δήλωσε ο Μπαρτ Χούχενμποουμ, βιοφυσικός στο UCL και συν-συγγραφέας της μελέτης. «Μια πιθανή στρατηγική είναι να συνδυάζουμε πολυμυξίνες με ουσίες που “ξυπνούν” τα αδρανή βακτήρια, ώστε να τα καθιστούμε ξανά ευάλωτα».
Η έρευνα αυτή προσφέρει μια σπάνια ματιά στο πώς τα αντιβιοτικά «ξεγυμνώνουν» τα βακτήρια από τις άμυνές τους – ένα βήμα πιο κοντά στη μάχη κατά της αντοχής στα αντιβιοτικά, μιας από τις μεγαλύτερες απειλές για τη δημόσια υγεία του 21ου αιώνα.
Πηγή: Scitechdaily
