Vigtige brikker i puslespillet om kroniske infektioner er fundet

Når kroniske infektioner opstår, for eksempel i forbindelse med fremmedlegemer i kroppen i form af kunstige knæ og hofter, er det ofte en tabt kamp for kroppens eget immunforsvar.

Immunforsvarets hvide blodceller kommer simpelthen til kort over for de kronisk inficerende bakterier, og antibiotika er også ofte virkningsløst.

Tidligere har det kun været muligt at observere bakteriernes vækst i laboratoriets petriskåle uden for det levende væv (in vitro). Nu kommer der andre levende (in vivo) boller på suppen:

»For første gang har vi nu en metode til at måle præcist, hvordan bakterier gror i selve infektionsvævet,« siger Thomas Bjarnsholt, der er professor på Institut for International Sundhed, Immunologi og Mikrobiologi ved Københavns Universitet.

De nye brikker kan være med til at bekæmpe resistente bakterier

Hovedfundene, som forskerne har gjort, kan kort sammenfattes i to punkter:

1. At kronisk inficerede bakterier vokser med forskellig hastighed (heterogent) i lungerne på Cystisk Fibrosepatienter.
   
2. At forskellen i bakteriernes væksthastighed skyldes mængden af hvide blodlegemer, der bevirker en bremsende effekt.

Den nye viden kan formentlig bruges til at forbedre behandlingen af patienter med kroniske infektioner (se boks under artiklen).

»Med viden om bakteriernes heterogene vækst, kan vi forhåbentlig fremover differentiere behandlingsmetoderne til at bekæmpe bakterierne noget bedre. Eksempelvis ilt-terapi til bakterier med mange omkringliggende hvide blodceller kombineret med en bakteriedræbende antibiotikakur,« siger Thomas Bjarnsholt.

Langsom eller ingen vækst gør bakterierne i kroniske infektioner mere modstandsdygtige over for antibiotika. Årsagen er, at de fleste antibiotika kun virker på voksende bakterier.

Cystisk Fibrose-lunger er en slimet bakteriebombe

En af de største og mest alvorlige former for kronisk infektion er lungeinfektionen hos patienter med sygdommen Cystisk Fibrose (se faktaboks). Lungevævet fra patienter med Cystisk Fibrose er også det felt, som Thomas Bjarnsholt og hans forskningskollegaer har kastet sig over.

Kronisk infektion opstår, når bakterier rotter sig sammen i kolonier (såkaldte biofilm) og danner et skjold mod kroppens eget immunforsvar og antibiotika.

LÆS OGSÅ: Kroniske infektioner dræber flere mennesker end kræft

For patienter med Cystisk Fibrose er det sammenklumpninger af blandt andet bakterien Pseudomonas aeruginosa i lungerne, der skaber den kroniske infektionstilstand.

Kendetegnet for Cystisk Fibrose er produktionen af en tyk og klæbrig masse af lungeslim (mucus). Under normale omstændigheder dannes lungeslim, så skidt og bakterier kan blive udskilt fra vores luftveje.

Men for patienter med Cystisk Fibrose er lungeslimet så sejt og svært at hoste op, at det sætter sig fast og derved giver god grobund for bakterier og en kronisk infektionstilstand.

Lysmikroskopi opklarer gåden om lungernes funktion

Ifølge professor Thomas Bjarnsholt, har det længe været noget af en mystisk gåde, hvad der egentlig foregår i lungerne.

Bjarnsholt og co. besluttede sig derfor for at få et bedre indblik i de basale processer i lungen under kronisk infektion.

Første brik i det store puslespil om kroniske infektioner var at finde ud af, hvordan bakterier vokser i lungerne hos Cystisk Fibrose patienter.

»Vi fandt ingen sammenhæng mellem bakteriekoncentrationen og bakteriers væksthastighed. Derimod fandt vi til vores store overraskelse, at bakterierne har mange forskellige væksthastigheder,« siger Thomas Bjarnsholt.

Forskerne benyttede en fornyet version af den såkaldte FISH-metode og efterfølgende lysmikroskopi til at påvise bakteriers vækst. Metoden er tidligere blevet brugt til at identificere døde bakterier, men nu har den danske forskergruppe altså også gjort det muligt at se på de levende bakterier direkte i infektionsvævet.

Princippet bag metoden er, at mængden af bakteriecellens ribosomer (se faktaboks) er proportionalt med bakteriens væksthastighed. Ved at mærke hvert ribosom med et lysgivende stof, kan man visualisere den enkelte bakterie. Det vil med andre ord sige, at jo hurtigere en bakterie vokser, jo flere ribosomer vil der være, og jo kraftigere et lys vil metoden fremkalde, forklarer Thomas Bjarnsholt.

Fundet af den første brik viste sig senere at lede forskerne på sporet af anden brik i puslespillet.

Forskere fik åbenbaringen midt i kaffepausen

Fundet af bakteriers heterogene væksthastighed var i sig selv en stor sejr for Thomas Bjarnsholt og hans forskningsteam. En sejr, der hurtigt førte til en undren over, hvad årsagen til denne forskellighed kunne være.

Thomas Bjarnsholt fortæller, at hans Ph.d.-studerende Kasper Nørskov Kragh havde siddet og målt på alle mulige korrelationer i forsøg på at finde en mulig årsagsforklaring.

Men en kaffepause var åbenbart det, der skulle til for at løse gåden. Her kom Bjarnsholt og Nørskov nemlig til at tale om, at vækstforskellen måske kunne skyldes tilstedeværelsen af en iltreducerende faktor.

Jo flere hvide blodceller, jo langsommere vækst

Løsningen lå lige for næsen af dem under mikroskopets lup, nemlig de hvide blodlegemer.

»Kasper opdagede en omvendt korrelation mellem bakteriers væksthastighed og antallet af hvide blodlegemer i bakteriernes omkringliggende væv. Jo flere hvide blodceller der lå rundt om hver bakteriekoloni, jo langsommere voksede de,« siger Thomas Bjarnsholt.

Forklaringen er, ifølge professoren, at de hvide blodlegemer er i stand til at forbruge ilten og derved kvæle bakterierne, hvilket samtidig er grunden til deres nedsatte væksthastighed.

Anden brik i puslespillet om de kroniske infektioner var altså forskernes påvisning af den nye mekanisme ved de hvide blodlegemer.

Ifølge Thomas Bjarnsholt, har man før kun kendt til de hvide blodcellers bakteriedræbende (bakteriocide) effekt. Men nu viser den nye danske forskning, at de altså også har en bakteriehæmmende (bakteriostatisk) effekt.

Studiet er publiceret i tidsskriftet American Society for Microbiology.