Persoanele cu un sistem imunitar slăbit sunt expuse în permanenţă riscului de infecţie. Bacilul piocianic - Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa), o bacterie obişnuită din mediul înconjurător, poate coloniza diferite părţi ale corpului, cum ar fi plămânii, ceea ce duce la infecţii persistente şi cronice care pot dura o viaţă întreagă cum este şi cazul persoanelorcu fibroză chistică. Dar bacteria îşi poate schimba uneori comportamentul şi poate intra în fluxul sanguin, făcând ca infecţiile cronice localizate să devină acute şi potenţial fatale. În ciuda deceniilor de cercetare, cum şi de ce se produce această schimbare la om a rămas necunoscut.
Acum, cercetătorii de la Institutul de tehnologie din Georgia, Statele Unite, au anunţat că au identificat mecanismul principal care stă la baza tranziţiei dintre infecţiile cronice şi acute cu P. aeruginosa, bacilul piocianic, una dintre cele trei superbacterii pe care Organizaţia Mondială a Sănătăţii (OMS) le-a identificat ca fiind o ameninţare „critică”.
Oamenii de ştiinţă au descoperit o genă care conduce această schimbare. Măsurând expresia genei bacteriene în probe de ţesut uman, cercetătorii au identificat un biomarker pentru această tranziţie, de la o infecţie cronică la una acută.
Rezultatele cercetării lor, publicate în Nature, pot contribui la dezvoltarea unor tratamente viitoare pentru infecţiile acute care pun viaţa în pericol.
Potrivit autorilor cercetării, bacteriile, ca şi animalele, sunt versatile şi se comportă diferit în funcţie de mediul în care se află.
O persoană cu o infecţie cronică ar putea fi bine într-o zi, dar schimbările de mediu din organism pot determina bacteriile să-şi schimbe comportamentul. Acest lucru poate duce la o infecţie acută, iar o persoană ar putea dezvolta o septicemie care necesită tratament imediat, existând chiar riscul de deces.
„Timp de ani de zile, oamenii au studiat aceste bacterii în medii de laborator bine controlate, chiar dacă laboratorul este un loc pe care majoritatea microbilor nu l-au văzut niciodată", a declarat Marvin Whiteley profesor în cadrul facultăţii de ştiinţe biologice a institutului din Georgia.
Cercetătorii au folosit o abordare nouă pentru a examina direct comportamentul bacteriei în gazda umană.
Ei au studiat eşantioane de ţesut uman de infecţii bacteriene cronice ale plămânilor şi ale rănilor. Folosind tehnologii de secvenţiere genetică, ei au măsurat nivelurile tuturor tipurilor de ARN mesager (ARNm) prezente în bacterii.
ARNm codifică proteinele care fac toată munca într-o celulă, astfel că, prin măsurarea nivelului acestuia dintr-o bacterie, se poate deduce comportamentul acesteia.
Deşi P. aeruginosa are aproximativ 6.000 de gene, cercetătorii au descoperit căuna dintre ele, cunoscută sub numele de PA1414, era mai puternic exprimată în probele de ţesut uman decât toate celelalte mii de gene la un loc.
Nivelurile au fost atât de ridicate încât, la început, oamenii de ştiinţă au crezut că cantitatea de ARNm PA1414 ar putea fi o eroare asociată cu metodele de secvenţiere.
„Această genă particulară nu este exprimată foarte mult în mediul standard de laborator, aşa că a fost surprinzător să vedem aceste niveluri", a explicat Pengbo Cao, cercetător postdoctoral în laboratorul profesorului Whiteley.
În acel moment, funcţia genei era necunoscută.
Cercetătorii au descoperit, de asemenea, că un nivel scăzut de oxigen determină expresia ridicată a genei, o caracteristică de mediu comună în cazul infecţiilor bacteriene, deoarece acestea se confruntă frecvent cu privarea de oxigen în timpul infecţiilor cronice.
Alte teste au arătat că gena reglează, de asemenea, respiraţia bacteriană în condiţii de oxigen scăzut.
În mod interesant, cercetătorii au descoperit că, în loc să codifice o proteină, gena codifică un ARN mic care joacă un rol vital în respiraţia bacteriană. Aceştia l-au numit ARN mic SicX (ARN mic care induce infecţii cronice X).
Cercetătorii au testat apoi funcţiile genei în diferite modele de infecţie animală.
Aceştia au observat că, atunci când SicX nu era prezent, bacteriile se împrăştiau cu uşurinţă din infecţiile cronice în tot corpul, provocând o infecţie sistemică.
Comparaţia le-a permis cercetătorilor să stabilească faptul că gena este importantă pentru promovarea infecţiei cronice localizate.
Mai mult, cercetătorii au arătat, de asemenea, că expresia SicX a scăzut imediat în timpul tranziţiei de la infecţia cronică la cea acută, sugerând că SicX serveşte potenţial ca biomarker pentru trecerea de la infecţia cronică la acută.
„Cu alte cuvinte, fără acest ARN mic, bacteriile devin neliniştite şi pleacă în căutarea oxigenului, pentru că au nevoie să respire aşa cum avem şi noi nevoie să respirăm", a explicat prof. Whiteley.
„Această nevoie face ca bacteriile să intre în fluxul sanguin. Acum, ştim că nivelurile de oxigen reglează această tranziţie", a precizat el.
A avea o indicaţie mai bună a momentului în care o infecţie ar putea intra în sânge ar fi o schimbare esenţială pentru tratamente.
„Dacă s-ar putea estima când va apărea o infecţie acută, un pacient ar putea face un test de diagnosticare la domiciliu pentru a determina dacă şi când ar putea avea nevoie de tratament - înainte ca infecţia să-i pună viaţa în pericol", a adăugat prof. Whiteley.
Studiul oferă răspunsuri la întrebările care persistă de multă vreme despre cum şi de ce infecţiile cronice devin acute.
Descoperirile cercetătorilor deschid, de asemenea, oportunităţi pentru dezvoltarea unor terapii care să vizeze acest comportament molecular specific asociat cu infecţiile cu P. aeruginosa.
„Infecţia cronică cu Pseudomonas este, de obicei, foarte rezistentă la antibioticele de primă linie", au menţionat autorii.
„Ţintind acest ARN mic, am putea potenţial să schimbăm stilul de viaţă al bacteriei pentru a o face mai sensibilă la tratamentele cu antibiotice şi pentru a elimina în procent mai mare aceste infecţii periculoase", au concluzionat ei.
(Foto articol: Grupuri de Pseudomonas aeruginosa crescute în spută sintetică de fibroză chistică. Credit: Institutul de Tehnologie din Georgia).
