Bagaimana bakteri 'bertindak sebagai satu' untuk melepaskan diri dari antibiotik
Penelitian baru semakin diperbesar Pseudomonas aeruginosa untuk mengungkap strategi yang digunakan bakteri yang resistan terhadap obat untuk menghindari antibiotik. Penemuan ini dapat membantu membuat antibiotik lebih efektif.
Jean-Louis Bru, dari departemen biologi molekuler dan biokimia di Universitas California, Irvine, adalah penulis pertama studi baru, yang muncul di Jurnal Bakteriologi.
Bru dan rekannya memfokuskan upaya penelitian mereka Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa), sejenis bakteri yang menyerang penderita fibrosis kistik.
Fibrosis kistik adalah kondisi pernapasan turun-temurun di mana paru-paru menghasilkan lebih banyak lendir dari yang seharusnya. Ini mempengaruhi sekitar 30.000 orang di Amerika Serikat.
P. aeruginosa juga terdapat dalam pengaturan perawatan kesehatan, dan bakteri dapat menyebar melalui air, tanah, tangan, peralatan, dan permukaan lain yang terkontaminasi. Bakteri tersebut dapat menyebabkan infeksi pasca operasi pada darah atau bagian tubuh lainnya, serta menyebabkan pneumonia.
P. aeruginosa adalah salah satu jenis bakteri paling berbahaya.
Dalam konteks krisis kesehatan masyarakat yaitu resistensi antibiotik, ditempatkan Organisasi Kesehatan Dunia (WHO) P. aeruginosa pada daftar "patogen prioritas" - yaitu, 12 bakteri yang paling berbahaya bagi kesehatan manusia karena menjadi kebal terhadap obat yang biasa digunakan dokter untuk melawannya.
WHO membagi 12 bakteri ini ke dalam daftar prioritas "kritis", "tinggi", dan "sedang" P. aeruginosa sebagai kritis karena ketahanannya terhadap kelompok antibiotik yang disebut karbapenem.
Hanya 2 minggu yang lalu, Pusat Pengendalian dan Pencegahan Penyakit (CDC) juga dipertimbangkan P. aeruginosa "ancaman serius", menempatkannya pada daftar patogen prioritas tinggi mereka.
Dalam gambaran yang lebih luas ini, penelitian seperti studi yang dilakukan Bru dan rekannya sangat penting untuk memahami mekanisme pertahanan bakteri dan mengatasi infeksi secara lebih efektif.
Bakteri bertindak sebagai 'satu organisme yang bersatu'
Dalam studi baru, para peneliti memeriksa pertumbuhan dan penyebaran bakteri di cawan petri, menciptakan lingkungan yang mirip dengan selaput lendir yang memungkinkan. P. aeruginosa untuk berkembang di fibrosis kistik.
Di sini, tim menguji efek antibiotik dan bakteriofag pada "swarming", yang merupakan kemampuan bakteri untuk bergerak secara kolektif. Bakteriofag adalah virus yang menginfeksi dan menyerang bakteri dari dalam.
Mencampur gentamisin antibiotik dengan P. aeruginosa kawanan mengungkapkan bahwa bakteri mengirimkan sinyal ke bakteri sejenisnya, memperingatkan mereka tentang bahaya dan memungkinkan mereka untuk menghindarinya.
Itu Pseudomonas bakteri melakukan ini dengan mengeluarkan Pseudomonas quinolone signaling (PQS), tulis para penulis. Mereka menjelaskan, "Mekanisme ini memiliki efek keseluruhan dalam membatasi infeksi pada subpopulasi, yang mendorong kelangsungan hidup populasi secara keseluruhan."
Rekan penulis studi Nina Molin Høyland-Kroghsbo, asisten profesor di departemen kedokteran hewan dan ilmu hewan di Universitas Kopenhagen di Denmark, mengomentari eksperimen dan temuan mereka.
“Kita dapat melihat di laboratorium bahwa bakteri hanya berenang di sekitar 'daerah berbahaya' dengan antibiotik atau bakteriofag. Ketika mereka menerima sinyal peringatan dari sejenisnya, Anda dapat melihat di mikroskop bahwa mereka bergerak dalam lingkaran yang rapi, ”kata peneliti, mengacu pada gerakan mengerumuni.
“Ini adalah mekanisme bertahan hidup yang cerdas bagi bakteri,” lanjutnya. “Jika ternyata bakteri menggunakan cara mengelak yang sama saat menginfeksi manusia, ini dapat membantu menjelaskan mengapa beberapa infeksi bakteri tidak dapat diobati secara efektif dengan antibiotik.”
“Sangat menarik bagi kami untuk melihat bagaimana bakteri berkomunikasi dan mengubah perilaku agar seluruh populasi bakteri dapat bertahan hidup. Anda hampir dapat mengatakan bahwa mereka bertindak sebagai satu organisme yang bersatu. "
Nina Molin Høyland-Kroghsbo
Membuka jalan untuk antibiotik yang lebih efektif
Dalam editorial terkait, Julia C. van Kessel mengomentari pentingnya temuan tersebut, dengan mengatakan itu P. aeruginosaKemampuan untuk mempengaruhi perilaku kelompok, seperti mengerumuni dalam menanggapi stres, adalah penemuan yang "unik". Hal ini membuat penulis studi ini menciptakan istilah "respons stres kolektif," tulis van Kessel.
Penulis penelitian juga mengomentari cara-cara di mana temuan mereka pada akhirnya dapat membantu mengatasi krisis resistensi antibiotik.
Meskipun masih banyak pekerjaan yang harus dilakukan sebelum temuan tersebut mengarah pada pengembangan perawatan yang bermanfaat, langkah penelitian selanjutnya adalah menemukan cara untuk mengganggu pensinyalan PQS bakteri.
Penemuan tersebut “[membersihkan] jalan untuk penggunaan obat-obatan dalam upaya untuk mencegah sinyal peringatan dikirim keluar,” kata Nina Molin Høyland-Kroghsbo.
“Sebagai alternatif, Anda dapat merancang zat yang dapat memblokir sinyal agar tidak diterima oleh bakteri lain, dan ini berpotensi membuat pengobatan dengan antibiotik atau virus bakteriofag lebih efektif,” tambah peneliti.
“Infeksi bakteri jenis ini adalah masalah utama di seluruh dunia, dengan banyak rawat inap dan kematian. Itulah mengapa kami sangat senang dapat menyumbangkan pengetahuan baru yang berpotensi digunakan untuk melawan bakteri ini. ”
Nina Molin Høyland-Kroghsbo
