Bakterie kontra bakterie: nowa strategia walki z wielolekoopornymi szczepami E. coli
Mikrobiom jelitowy odgrywa kluczową rolę w utrzymaniu zdrowia człowieka. Ta złożona społeczność bakterii i mikroorganizmów wspomaga trawienie, wpływa na metabolizm oraz moduluje układ odpornościowy. Jednym z najczęstszych mieszkańców ludzkiego jelita jest Escherichia coli (E. coli), występująca u około 90% populacji. – To korzystny kolonizator, który znalazł swoją niszę pokarmową w jelicie i może tam trwałe zasiedlać się – wyjaśnia dr Marie Wende z działu „Mikrobiologiczna regulacja odporności” w Helmholtz Centre for Infection Research (HZI) i pierwsza autorka omawianego badania. – Poza kilkoma szczepami odpowiedzialnymi za infekcje przewodu pokarmowego, większość E. coli jest nieszkodliwa. Jednakże, kiedy bakterie te dostaną się do krwiobiegu, mogą stanowić poważne zagrożenie – uszkadzać narządy, a nawet prowadzić do sepsy.
Zazwyczaj takie zakażenia można skutecznie leczyć antybiotykami – chyba że wywołane są przez szczepy wielolekooporne. – Zakażenia wielolekoopornymi szczepami E. coli są przyczyną około 800 000 zgonów rocznie na świecie. To ogromna liczba – musimy działać natychmiast – mówi prof. Till Strowig, kierownik działu „Mikrobiologiczna regulacja odporności” w HZI i współautor publikacji. – Takie szczepy często „drzemią” w jelitach, a ich wniknięcie do krwiobiegu jest szczególnie niebezpieczne dla osób ciężko chorych, z obniżoną odpornością. W najlepszym przypadku możliwe jest zastosowanie antybiotyku rezerwowego – ale te są toksyczne i trudno dostępne.
Konkurencja wewnątrzgatunkowa jako broń
Podejście profilaktyczne, polegające na eliminacji wielolekoopornych bakterii E. coli z jelita zanim dojdzie do powikłań, wydaje się znacznie rozsądniejsze. Taki właśnie mechanizm wykorzystali naukowcy w omawianym badaniu, opierając się na konkurencji o zasoby pokarmowe w jelicie. Wprowadzili do środowiska jelitowego ponad 430 różnych szczepów E. coli, wyizolowanych z próbek kału zdrowych dawców, i zestawili je w „konkursie jedzenia” z wielolekoopornym szczepem E. coli udostępnionym przez Klinikę Mikrobiologii Medycznej w MHH (Hannover Medical School).
W warunkach laboratoryjnych porównywano wzrost obu szczepów przy użyciu treści jelitowej jałowych myszy jako pożywki. – Sprawdzaliśmy, czy i w jakim stopniu obecność „zwykłych” szczepów E. coli wpływa na wzrost szczepu opornego na antybiotyki – tłumaczy dr Wende. – Okazało się, że niektóre szczepy skutecznie hamują rozwój patogenu i pozbawiają go dostępu do źródeł pokarmu.
Najbardziej obiecujące szczepy poddano dalszym badaniom w modelu mysim. – Wykazaliśmy, że te szczepy są w stanie skutecznie ograniczyć wzrost wielolekoopornego E. coli w jelitach myszy. Co więcej, jeden z nich zadziałał równie skutecznie przeciwko innemu szczepowi opornemu.
Efekt synergii – jeszcze silniejsze działanie
Naukowcy przeprowadzili następnie rozszerzone testy, łącząc trzy najskuteczniejsze szczepy E. coli w walce z szerszym zakresem wielolekoopornych bakterii. Do eksperymentu dołączyli również Klebsiella oxytoca, bakterię jelitową o podobnych, choć nieidentycznych preferencjach żywieniowych. – Postawiliśmy hipotezę, że połączenie dwóch różnych szczepów bakterii może wzmocnić efekt ochronny – mówi Wende. – I rzeczywiście, tak się stało: kombinacja ochronnych szczepów E. coli oraz K. oxytoca skutecznie eliminowała oporne bakterie z jelit myszy, nawet te, które nie zostały wypchnięte przez pojedyncze szczepy.
Prof. Strowig podsumowuje: – Nasze badania dowodzą, że starannie wyselekcjonowane szczepy bakterii mogą skutecznie wypierać wielolekooporne patogeny z jelit dzięki konkurencji o pożywienie. W ten sposób można zapobiec groźnym zakażeniom u pacjentów z grup ryzyka i ograniczyć rozprzestrzenianie się opornych bakterii.
Następne kroki: ocena bezpieczeństwa i skuteczności
W kolejnych etapach badań zespół planuje dokładnie scharakteryzować szczepy E. coli wykazujące największą skuteczność w wypieraniu patogenów. Kluczowe pytania obejmują: czy szczepy te są całkowicie bezpieczne dla człowieka? Czy wytwarzają toksyny? Czy są rozpoznawane przez układ odpornościowy, czy też potrafią się przed nim ukrywać? Jak ich działanie zmienia się w obecności innych bakterii mikrobiomu? Czy same mogą nabywać oporność na antybiotyki?
– Zanim wybrane szczepy E. coli będzie można stosować profilaktycznie lub terapeutycznie przeciwko wielolekoopornym bakteriom, potrzebne są dalsze, intensywne badania – podsumowuje prof. Strowig.
Źródło: Nature Communications, Helmholtz Centre for Infection Research
