Składniki codziennej diety – w tym kofeina – mogą wpływać na oporność bakterii na antybiotyki. Takie wnioski przynosi nowe badanie zespołu naukowców z Uniwersytetów w Tybindze i Würzburgu, prowadzone pod kierunkiem prof. Any Rity Brochado. Badacze wykazali, że bakterie takie jak Escherichia coli (E. coli) uruchamiają złożone kaskady regulacyjne w odpowiedzi na bodźce chemiczne z otoczenia, co może wpływać na skuteczność leczenia antybiotykami.
W ramach systematycznego badania przesiewowego zespół Brochado przeanalizował wpływ 94 różnych substancji – w tym antybiotyków, leków na receptę oraz składników żywności – na ekspresję kluczowych regulatorów genowych i białek transportowych u potencjalnie patogennego szczepu E. coli. Białka transportowe działają jako pory i pompy w błonie komórkowej bakterii, regulując przepływ substancji do wnętrza i na zewnątrz komórki. Precyzyjna regulacja tych mechanizmów jest kluczowa dla przeżycia bakterii.
Zjawisko „antagonistycznej interakcji”
„Nasze dane pokazują, że wiele substancji może subtelnie, ale systematycznie wpływać na regulację genów u bakterii” – mówi doktorant Christoph Binsfeld, pierwszy autor publikacji. Wyniki sugerują, że nawet powszechnie spożywane substancje bez bezpośredniego działania przeciwdrobnoustrojowego – np. napoje zawierające kofeinę – mogą wpływać na ekspresję regulatorów kontrolujących białka transportowe. To z kolei może zmieniać, jakie substancje wnikają do komórki bakteryjnej, a jakie ją opuszczają.
„Kofeina uruchamia kaskadę zdarzeń rozpoczynającą się od aktywacji regulatora Rob, co prowadzi do zmian w kilku białkach transportowych E. coli. W efekcie dochodzi do zmniejszenia pobierania antybiotyków takich jak cyprofloksacyna” – wyjaśnia prof. Brochado. W rezultacie kofeina osłabia działanie tego antybiotyku – zjawisko to badacze określają mianem „antagonistycznej interakcji”.
Tego efektu osłabienia nie zaobserwowano jednak u Salmonella enterica, blisko spokrewnionego gatunku bakterii, co wskazuje, że podobne bodźce środowiskowe mogą wywoływać odmienne reakcje nawet u podobnych mikroorganizmów. Może to być wynikiem różnic w szlakach transportowych lub ich roli w pobieraniu antybiotyków.
Rektorka Uniwersytetu w Tybindze, prof. dr dr h.c. (Dōshisha) Karla Pollmann, podkreśla: „Tego typu badania podstawowe pokazują, jak ważna jest nauka w zrozumieniu i rozwiązywaniu rzeczywistych problemów zdrowotnych”.
Badanie opublikowane w czasopiśmie PLOS Biology wnosi istotny wkład w zrozumienie tzw. „niskopoziomowej” oporności na antybiotyki, która nie wynika z klasycznych genów oporności, lecz z regulacji genetycznej i adaptacji do środowiska. Może to mieć istotne znaczenie dla przyszłych strategii terapeutycznych – należy w większym stopniu brać pod uwagę, jakie substancje (leki, składniki diety) są przyjmowane podczas leczenia i w jakich ilościach.
Źródło: PLOS Biology, Systematic screen uncovers regulator contributions to chemical cues in Escherichia coli, Eberhard Karls Universität Tübingen
DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3003260
