Cách vi khuẩn 'hoạt động như một' để thoát khỏi thuốc kháng sinh
Nghiên cứu mới phóng to Pseudomonas aeruginosa để khám phá một chiến lược mà vi khuẩn kháng thuốc sử dụng để tránh thuốc kháng sinh. Phát hiện có thể giúp làm cho thuốc kháng sinh hiệu quả hơn.
Jean-Louis Bru, từ khoa sinh học phân tử và hóa sinh tại Đại học California, Irvine, là tác giả đầu tiên của nghiên cứu mới, xuất hiện trong Tạp chí Vi khuẩn học.
Bru và các đồng nghiệp tập trung nỗ lực nghiên cứu của họ vào Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa), một loại vi khuẩn chủ yếu tấn công những người bị xơ nang.
Bệnh xơ nang là một tình trạng hô hấp di truyền, trong đó phổi sản xuất nhiều chất nhầy hơn bình thường. Nó ảnh hưởng đến khoảng 30.000 người ở Hoa Kỳ.
P. aeruginosa cũng có mặt trong các cơ sở chăm sóc sức khỏe và vi khuẩn có thể lây lan qua nước, đất, tay, thiết bị và các bề mặt khác bị ô nhiễm. Vi khuẩn có thể dẫn đến nhiễm trùng sau phẫu thuật trong máu hoặc các bộ phận khác của cơ thể, cũng như gây viêm phổi.
P. aeruginosa là một trong những loại vi khuẩn nguy hiểm nhất.
Trong bối cảnh cuộc khủng hoảng sức khỏe cộng đồng là tình trạng kháng thuốc kháng sinh, Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) đã đặt P. aeruginosa nằm trong danh sách “các mầm bệnh ưu tiên” - tức là 12 vi khuẩn nguy hiểm nhất đối với sức khỏe con người vì chúng đã trở nên kháng lại các loại thuốc mà bác sĩ thường dùng để chống lại chúng.
WHO đã chia 12 loại vi khuẩn này thành ưu tiên "quan trọng", "cao" và "trung bình", liệt kê P. aeruginosa rất nghiêm trọng do khả năng chống lại nhóm kháng sinh gọi là carbapenems.
Chỉ 2 tuần trước, Trung tâm Kiểm soát và Phòng ngừa Dịch bệnh (CDC) cũng coi P. aeruginosa một "mối đe dọa nghiêm trọng", đặt nó vào danh sách các mầm bệnh ưu tiên cao của họ.
Trong bức tranh rộng hơn này, nghiên cứu như nghiên cứu mà Bru và các đồng nghiệp đã thực hiện là rất quan trọng để hiểu được cơ chế bảo vệ của vi khuẩn và giải quyết nhiễm trùng hiệu quả hơn.
Vi khuẩn hoạt động như một "một sinh vật thống nhất"
Trong nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu đã kiểm tra sự phát triển và lây lan của vi khuẩn trong đĩa petri, tạo ra một môi trường tương tự như môi trường của màng nhầy cho phép P. aeruginosa phát triển mạnh trong bệnh xơ nang.
Tại đây, nhóm nghiên cứu đã kiểm tra tác động của thuốc kháng sinh và vi khuẩn đối với “sự sống bầy đàn”, tức là khả năng vi khuẩn phải di chuyển tập thể. Bacteriophages là vi rút lây nhiễm và tấn công vi khuẩn từ bên trong.
Trộn gentamicin kháng sinh với P. aeruginosa bầy đàn tiết lộ rằng vi khuẩn gửi tín hiệu đến vi khuẩn đặc trưng của chúng, cảnh báo chúng về mối nguy hiểm và cho phép chúng tránh nó.
Các Pseudomonas vi khuẩn làm điều này bằng cách tiết ra Pseudomonas phân tử tín hiệu quinolone (PQS), viết các tác giả. Họ giải thích, “Những cơ chế này có tác dụng tổng thể là hạn chế sự lây nhiễm cho một quần thể con, giúp thúc đẩy sự sống còn của toàn bộ quần thể.”
Đồng tác giả nghiên cứu Nina Molin Høyland-Kroghsbo, trợ lý giáo sư tại khoa thú y và khoa học động vật tại Đại học Copenhagen ở Đan Mạch, nhận xét về các thí nghiệm và phát hiện của họ.
“Chúng tôi có thể thấy trong phòng thí nghiệm, vi khuẩn chỉ đơn giản là bơi xung quanh‘ khu vực nguy hiểm ’bằng thuốc kháng sinh hoặc thực khuẩn. Khi chúng nhận được tín hiệu cảnh báo từ các bộ phận cụ thể của chúng, bạn có thể nhìn thấy trong kính hiển vi rằng chúng đang di chuyển theo một vòng tròn gọn gàng xung quanh, ”nhà nghiên cứu đề cập đến chuyển động bầy đàn.
Cô tiếp tục: “Đó là một cơ chế sống sót thông minh của vi khuẩn. “Nếu hóa ra vi khuẩn sử dụng cùng một thủ đoạn né tránh khi lây nhiễm sang người, điều đó có thể giúp giải thích tại sao một số bệnh nhiễm trùng do vi khuẩn không thể được điều trị hiệu quả bằng thuốc kháng sinh”.
“Điều khá thú vị đối với chúng tôi là được chứng kiến cách vi khuẩn giao tiếp và thay đổi hành vi để toàn bộ quần thể vi khuẩn có thể tồn tại. Bạn gần như có thể nói rằng chúng hoạt động như một sinh vật thống nhất. "
Nina Molin Høyland-Kroghsbo
Mở đường cho các loại thuốc kháng sinh hiệu quả hơn
Trong một bài xã luận được liên kết, Julia C. van Kessel nhận xét về tầm quan trọng của những phát hiện, nói rằng P. aeruginosaKhả năng ảnh hưởng đến hành vi của nhóm, chẳng hạn như tụ tập lại để đối phó với căng thẳng, là một phát hiện “độc nhất vô nhị”. Van Kessel viết: “Điều này khiến các tác giả nghiên cứu đặt ra thuật ngữ“ phản ứng với căng thẳng tập thể ”.
Các tác giả nghiên cứu cũng bình luận về những cách mà phát hiện của họ cuối cùng có thể giúp giải quyết cuộc khủng hoảng kháng thuốc kháng sinh.
Mặc dù còn rất nhiều việc phải làm trước khi phát hiện dẫn đến việc phát triển các phương pháp điều trị hữu ích, nhưng bước nghiên cứu tiếp theo sẽ là tìm cách can thiệp vào tín hiệu PQS của vi khuẩn.
Nina Molin Høyland-Kroghsbo cho biết các phát hiện “[rõ ràng] cách sử dụng ma túy nhằm ngăn chặn tín hiệu cảnh báo được gửi đi ngay từ đầu”.
Nhà nghiên cứu cho biết thêm: “Ngoài ra, bạn có thể thiết kế các chất có thể chặn tín hiệu nhận được bởi các vi khuẩn khác và điều này có thể làm cho việc điều trị bằng kháng sinh hoặc vi-rút lợi khuẩn hiệu quả hơn.
“Nhiễm loại vi khuẩn này là một vấn đề lớn trên toàn thế giới, với nhiều ca nhập viện và tử vong. Đó là lý do tại sao chúng tôi thực sự vui mừng được đóng góp những kiến thức mới có khả năng được sử dụng để chống lại những vi khuẩn này ”.
Nina Molin Høyland-Kroghsbo
