Un nou studiu arată că bacteriile pot supraviețui tratamentului cu antibiotice prin două „moduri de oprire” fundamental diferite, nu doar prin mecanismul clasic al dormanței. Cercetătorii demonstrează că unele celule intră într-o oprire a creșterii reglată și protectoare -o stare de dormanță controlată, care le apără de antibiotice - în timp ce altele supraviețuiesc într-o oprire a creșterii perturbată și dereglată, o stare disfuncțională caracterizată de vulnerabilități, în special de o stabilitate afectată a membranei celulare. Această distincție este importantă deoarece persistența la antibiotice reprezintă o cauză majoră a eșecului terapeutic și a recidivelor infecțioase, chiar și atunci când bacteriile nu sunt rezistente genetic. Timp de ani de zile, fenomenul a rămas dificil de explicat științific, studiile raportând rezultate contradictorii. Prin demonstrarea faptului că persistența poate proveni din două stări biologice distincte, cercetarea ajută la clarificarea acestor contradicții și oferă o direcție practică: tipuri diferite de celule persistente pot necesita strategii terapeutice diferite, deschizând calea către tratamente mai eficiente care să prevină reapariția infecțiilor.
Antibioticele sunt concepute pentru a elimina bacteriile dăunătoare. Totuși, în multe infecții persistente, un număr mic de celule bacteriene reușește să supraviețuiască, doar pentru a reapărea ulterior și a provoca recidive. Acest fenomen, cunoscut sub numele de persistență la antibiotice, este un factor major al eșecului tratamentului și unul dintre motivele pentru care unele infecții sunt extrem de dificil de vindecat complet, potrivit news-medical.
Ani la rând, persistența a fost pusă aproape exclusiv pe seama bacteriilor care „se opresc” și intră într-o stare de dormanță, ca într-un somn protector, ferindu-se astfel de antibioticele care acționează asupra celulelor aflate în creștere activă. Însă un nou studiu, coordonat de doctorandul Adi Rotem, sub îndrumarea profesoarei Nathalie Balaban de la Hebrew University, arată că această explicație surprinde doar o parte a realității.
Studiul demonstrează că supraviețuirea ridicată în prezența antibioticelor poate proveni din două stări de oprire a creșterii fundamental diferite, care nu reprezintă simple variații ale aceluiași comportament de „adormire”. Una este o oprire controlată și reglată a creșterii - modelul clasic al dormanței. Cealaltă este cu totul diferită: o oprire perturbată și dereglată, în care bacteriile supraviețuiesc nu printr-o protecție organizată, ci prin intrarea într-o stare disfuncțională, cu vulnerabilități distincte.
„Am descoperit că bacteriile pot supraviețui antibioticelor urmând două căi foarte diferite”, a declarat prof. Balaban. „Recunoașterea acestei diferențe ajută la rezolvarea anilor de rezultate contradictorii și indică strategii terapeutice mai eficiente.”
Două „moduri de supraviețuire” și de ce contează
Cercetătorii au identificat două tipare arhetipale de oprire a creșterii care pot conduce la persistență, însă din motive foarte diferite:
Oprire reglată a creșterii: o stare de dormanță protejată
În acest mod, bacteriile încetinesc intenționat și intră într-o stare stabilă, defensivă. Aceste celule sunt mai greu de eliminat, deoarece multe antibiotice își exercită efectul doar asupra bacteriilor aflate în creștere activă.Oprire perturbată a creșterii: supraviețuire prin disfuncție
În al doilea mod, bacteriile intră într-o stare dereglată și perturbată. Nu este vorba despre o oprire planificată, ci despre pierderea controlului celular normal. Aceste bacterii prezintă o afectare extinsă a homeostaziei membranei, o funcție esențială pentru menținerea integrității celulare. Această slăbiciune ar putea deveni o țintă-cheie pentru tratament.
Un cadru care ar putea transforma strategiile antibiotice
Persistența la antibiotice joacă un rol important în infecțiile recurente din numeroase contexte, de la infecții urinare cronice până la infecții asociate implanturilor medicale. Cu toate acestea, în ciuda cercetărilor intense, oamenii de știință nu au reușit să ajungă la un consens privind un mecanism unic care să explice supraviețuirea celulelor persistente. Experimente diferite au produs rezultate contradictorii despre cum arată aceste celule și cum se comportă. Acest studiu oferă o posibilă explicație: cercetătorii ar fi putut observa tipuri diferite de bacterii aflate în oprire a creșterii, fără a recunoaște că acestea sunt distincte.
Prin separarea persistenței în două stări fiziologice diferite, rezultatele sugerează un viitor în care tratamentele ar putea fi personalizate: un tip de abordare pentru celulele persistente dormante și un altul pentru cele aflate într-o stare perturbată.
Cum au observat cercetătorii ceea ce alții au ratat
Echipa a combinat modelarea matematică cu mai multe instrumente experimentale de înaltă rezoluție, inclusiv:
Transcriptomică, pentru a măsura modificările expresiei genelor bacteriene în condiții de stres;
Microcalorimetrie, pentru a urmări schimbările metabolice prin semnale termice extrem de fine;
Microfluidică, care permite observarea celulelor bacteriene individuale în condiții controlate.
Împreună, aceste metode au evidențiat semnături biologice clare care diferențiază oprirea reglată a creșterii de oprirea perturbată, precum și vulnerabilitățile specifice ale stării dereglate.
Comentează