https://bodybydarwin.com
Slider Image

Το πρόβλημα με τις μικροβιακές φατρίες Rogue και αντοχή στα αντιβιοτικά

2021

Ο εξτρεμισμός είναι ένα κοινό πρόβλημα στον κόσμο. Συγκροτημένος από φατρίες αδίστακτων ατόμων των οποίων οι μέθοδοι και οι ενέργειες που θεωρούνται εκτός του κανόνα, υπάρχουν μέσα στα περιθώρια της κοινωνίας. Ενώ αυτό μπορεί να σχετίζεται με τον ανθρώπινο κόσμο, αυτή είναι η πραγματικότητα του βακτηριδιακού σύμπαντος και της δυναμικής του πληθυσμού.

Οι απομονωμένες μικροβιακές ομάδες φαινομενικά έχουν την ικανότητα να αποκλίνουν από τις αναμενόμενες ενέργειες και να αναπτύξουν διάφορους μηχανισμούς που οδηγούν σε μεταβαλλόμενο περιβάλλον. Αν και αυτό μπορεί να έχει σοβαρές συνέπειες στον μικρόκοσμο του κόσμου τους, έχουν παρατηρηθεί επίσης οι επιπτώσεις στη ζωή μας και στην υγεία μας. Από την ανθεκτικότητα στα αντιβιοτικά και την αυξημένη λοιμοτοξικότητα προς την επιβίωση απολύμανσης, τα βακτηρίδια έχουν δείξει ότι όταν πέφτουν αδίστακτοι, υποφέρουμε όλοι.

Τις τελευταίες δεκαετίες, έχει εντοπιστεί ένα κοινό στοιχείο αυτών των φατριών: S-ριβοσυλομοκυστεϊνάση, πιο συχνά αναφέρεται ως LuxS. Αυτό το ένζυμο θεωρήθηκε αρχικά ότι εμπλέκεται στην επικοινωνία μεταξύ κυττάρων, γνωστή ως αίσθηση απαρτίας. Τα βακτήρια χρησιμοποιούν το LuxS για να παράγουν ένα σήμα, γνωστό ως αυτοδιάγνωση, για να μιλήσει με άλλα κύτταρα. Τούτο με τη σειρά του θα οδηγήσει σε ένα σύνολο κοινοτικών δράσεων, όπως η αύξηση της κυτταρικής πυκνότητας, η δημιουργία βιοφίλμ ή ακόμη η παραγωγή αμυντικών χημικών ουσιών για την αποφυγή επίθεσης. Αλλά ένας άλλος μηχανισμός έγινε εμφανής καθώς οι ερευνητές έβγαζαν μια πιο προσεκτική ματιά μέσα στο κελί.

Όπως και οι άνθρωποι, τα βακτήρια έχουν ένα μέσο για τον έλεγχο της έκφρασης των πρωτεϊνών σε γενετικό επίπεδο. Η διαδικασία, γνωστή ως μεθυλίωση, περιλαμβάνει την προσθήκη μίας ομάδας μεθυλίου είτε σε κυτοσίνη είτε σε αδενίνη. Όταν συμβαίνει αυτό, η μεταγραφή δεν μπορεί να συμβεί και έτσι διατηρείται η πρωτεΐνη από το να εκφράζεται. Η επίδραση της μεθυλίωσης συμβάλλει στη διατήρηση κάποιων βακτηριδίων από την άσκοπη άσκηση πολύτιμης ενέργειας και πόρων σε μη βασικά προϊόντα, όπως οι τοξίνες.

Το 2012, μια ομάδα ερευνητών από τη Νέα Ζηλανδία εξέτασαν την εξαρτώμενη από LuxS μεθυλίωση για να παρατηρήσουν οποιεσδήποτε επιδράσεις στον μεταβολισμό των βακτηρίων. Τα αποτελέσματα ήταν συντριπτικά. Σχεδόν κάθε πτυχή του κυτταρικού μεταβολισμού επηρεάστηκε από αυτό το ένζυμο. Τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι το luxS ήταν ένας σημαντικός παράγοντας στη βακτηριακή συμπεριφορά και θα μπορούσε ενδεχομένως να αποτελέσει τη βάση για τη θεραπεία ορισμένων από τα προβλήματα που αντιμετωπίζουν οι άνθρωποι μέσω μόλυνσης, μόλυνσης και αντοχής στα αντιβιοτικά.

Ωστόσο, υπήρξε πρόβλημα. λίγοι αντιλαμβάνονταν τον τρόπο με τον οποίο ελέγχθηκε η μεθυλίωση μέσω του LuxS. Προκειμένου να εξασφαλιστεί η σωστή λειτουργία της θεραπείας, ο μηχανισμός έπρεπε να διασαφηνιστεί. Την περασμένη εβδομάδα μια ομάδα ερευνητών από το Ηνωμένο Βασίλειο δημοσίευσε τα ευρήματά τους σχετικά με τη ρύθμιση της LuxS και διαπίστωσε ότι ο οδηγός του ρόλου της δεν εξαρτιόταν από την ατομική κατάσταση του βακτηριδίου αλλά από την κοινότητα στην οποία κατοικούσε.

Η ομάδα επικεντρώθηκε στο βακτήριο E. coli και στην ικανότητά του να αντιστέκεται στο αντιβιοτικό rifampicin, το οποίο είναι απαραίτητο για τη θεραπεία ορισμένων λοιμώξεων συμπεριλαμβανομένης της φυματίωσης. Ο μηχανισμός περιελάμβανε μια αλλαγή στον γενετικό κώδικα που εμποδίζει το φάρμακο να επιτεθεί στον κύριο στόχο του στο κύτταρο. Η ομάδα είχε ως στόχο να παρατηρήσει τον τρόπο με τον οποίο προέκυψαν αυτές οι αλλαγές σε μοριακό επίπεδο. Επικεντρώθηκαν σε μερικές πιθανές συνθήκες, συμπεριλαμβανομένου του ποσοστού των γενεών ανά ημέρα (φυσική κατάσταση), της πυκνότητας του πληθυσμού της κοινότητας και της ανίχνευσης της απαρτίας.

Ενώ βρήκαν ότι η φυσική και η απαρτία ήταν παράγοντες που επηρέασαν την ανάπτυξη της αντοχής, σοκαρίστηκαν να δουν μια αντίστροφη σχέση μεταξύ της πυκνότητας του πληθυσμού και της τάσης μεταλλαγής. Η παρατήρηση έρχεται σε αντίθεση με τις περισσότερες πεποιθήσεις. Ένας πιο πυκνός πληθυσμός θεωρήθηκε απαραίτητος για να σταματήσει η αντιμικροβιακή θεραπεία. Ωστόσο, το αντίθετο ήταν αλήθεια. Επομένως, η πράξη αντίστασης ήταν μια αδίστακτη πράξη υποστηριζόμενη από μια ριζοσπαστική ομάδα εξτρεμιστικών βακτηριδίων.

Μια πιο προσεκτική εξέταση της διαδικασίας μεθυλίωσης αποκάλυψε ότι οι μικρές ομάδες που χρησιμοποίησαν το LuxS για να κλείσουν όχι τα γονίδια που εμπλέκονται στη λοιμοτοξικότητα και αντίσταση, αλλά μάλλον εκείνα που εμπλέκονται σε φυσιολογικές κυτταρικές διεργασίες. Η συμπεριφορά τους άλλαξε από μία ευτυχισμένη κοινότητα σε μία σε πόλεμο. Ως αποτέλεσμα, οι μεταλλάξεις ήταν πολύ πιθανότερο να συμβούν και η αντίσταση αναπτύχθηκε με υψηλότερο ρυθμό. Αντίθετα, όταν η κυτταρική πυκνότητα ήταν υψηλή, τα βακτήρια προχώρησαν στην επιχείρησή τους χωρίς να γνωρίζουν την αντιμικροβιακή επίθεση.

Τα αποτελέσματα της μελέτης ήταν τόσο εκπληκτικά όσο και κάπως απογοητευτικά. Από τη σκοπιά των συγγραφέων, ο καλύτερος τρόπος για να αποφευχθεί η μετάλλαξη και η επακόλουθη αντίσταση ήταν να διατηρηθεί η κυτταρική πυκνότητα υψηλή. Ενώ αυτό θα ήταν χρήσιμο σε ένα εργαστηριακό πείραμα, η διασφάλιση ότι αυτή η κρίσιμη μάζα στο περιβάλλον θα ήταν αδύνατη και στον άνθρωπο, απλά ανήθικη.

Ωστόσο, υπήρξε ένας πιθανός τρόπος να προχωρήσουμε προς τα εμπρός χρησιμοποιώντας τη γλώσσα των βακτηρίων εναντίον τους. Με την προσθήκη σημάτων που θα εξαπατούσαν τα βακτήρια να πιστεύουν ότι υπήρχε μια υψηλότερη κυτταρική πυκνότητα, θα τείνουν να παραμένουν ήσυχα και πιθανόν να επιβραδύνουν ή να σταματούν τον ρυθμό των μεταλλάξεων. Το LuxS θα συνεχίσει να λειτουργεί κανονικά και να μην συμμετέχει σε μια τόσο ριζική αλλαγή στη διαδικασία μεθυλίωσης. Τα βακτηρίδια θα αφαιρεθούν στη συνέχεια από τα αντιβιοτικά, οδηγώντας σε πιο επιτυχημένη θεραπευτική έκβαση.

Η εξάλειψη των αδίστακτων φατριών δεν είναι εύκολη τόσο στον ανθρώπινο όσο και στον μικροβιακό κόσμο. Ωστόσο, υπάρχει τώρα ένας πιθανός χάρτης πορείας για την αλλαγή του τελευταίου μέσω νέων θεραπειών για να επωφεληθείτε από το LuxS. Η ευκαιρία να μειωθεί ο εξτρεμισμός και να επικεντρωθεί σε μια πιο φυσιολογική, πιο ήρεμη κοινωνία υπάρχει τώρα και μπορεί να οδηγήσει σε αλλαγή στην ικανότητά μας να καταπολεμήσουμε τις λοιμώξεις με αντιβιοτικά. Καθώς μπαίνουμε σε μια εποχή όπου αυτά τα αντιμικροβιακά όπλα γίνονται όλο και λιγότερο αξιόπιστα, όλα τα μέσα για την πρόληψη των πολεμοειδών εστιών είναι ευπρόσδεκτα νέα.

Ένα γραφείο για $ 105;  Θα το αγόραζα.

Ένα γραφείο για $ 105; Θα το αγόραζα.

Αναθεώρηση του Nightingale: Αυτό το βοήθημα ύπνου δημιουργεί μια εικονική λευκή κουβέρτα λευκού θορύβου

Αναθεώρηση του Nightingale: Αυτό το βοήθημα ύπνου δημιουργεί μια εικονική λευκή κουβέρτα λευκού θορύβου

Το πραγματικό κόσμο Mount Doom έκλεισε (και πάλι)

Το πραγματικό κόσμο Mount Doom έκλεισε (και πάλι)