Bakterier kan ændre form i kroppen for at gå til modangreb på antibiotika

Vores omfattende brug af antibiotika er i vid udstrækning skyld i forekomsten af antibiotikaresistente bakterier; én af de største trusler mod den globale folkesundhed på nuværende tidspunkt.

Antibiotikaresistens, der ikke alene forårsager cirka 700.000 dødsfald om året, er også skyld i, at adskillige infektioner, blandt andet lungebetændelse, tuberkulose og gonoré, er vanskeligere at behandle.

Hvis forskerne ikke afdækker, hvordan man afværger, at bakterierne udvikler antibiotikaresistens, lyder estimatet, at sygdomme, som kan forebygges, vil være skyld i 10 millioner dødsfald om året, når vi når frem til 2050.

Bakterierne udvikler blandt andet resistens ved at ændre deres genom. Bakterierne kan eksempelvis nedbryde eller pumpe antibiotikaen ud. Bakterierne kan også stoppe med at vokse og dele sig, hvilket gør det svært for immunsystemet at få øje på dem.

Forskning fokuserede på mindre kendt transformationsmetode

Vores forskning fokuserede dog på en mindre kendt måde, som bakterierne benytter sig af for at blive antibiotikaresistente.

Vi har direkte evidens for, at bakterierne er i stand til at ændre facon i menneskekroppen for at undgå at blive mål for antibiotika; en proces, som ikke kræver genetiske forandringer for, at bakterierne kan fortsætte med at vokse.

Stort set alle bakterier er omgivet af en struktur, som kaldes en cellevæg. Cellevæggen er som er tyk hinde, der beskytter mod miljømæssige belastninger og forhindrer, at cellen revner.

Cellevæggen, som er med til at give organismerne struktur og form (for eksempel runde eller stavformede), hjælper også cellerne med at dele sig effektivt. Menneskets celler har ikke cellevægge, og derfor er det let for det menneskelige immunsystem at genkende bakterierne som værende fjender, fordi deres cellevægge er så anderledes.

Fordi bakterierne i modsætning til menneskets celler har cellevægge, står de på bedste vis mål for nogle af vores bedste og mest anvendte antibiotika, såsom penicillin. Sagt med andre ord, antibiotika, der går efter cellevæggen, kan dræbe bakterierne uden at skade os.

Bakterier kan overleve uden cellevæg

Men ind imellem kan bakterierne overleve uden cellevæggen.

Hvis forholdene er i stand til at afværge, at bakterierne revner, kan de forvandle sig om til såkaldte ‘L-forms’, som er bakterier uden cellevægge.

Bakterierne uden cellevægge blev opdaget i 1935 af Emmy Klieneberger-Nobel, der opkaldte dem efter Lister Institute, hvor hun på daværende tidspunkt arbejdede.

I laboratoriet bruger vi ofte sukker til at skabe et passende beskyttende miljø.

I menneskekroppen bliver denne ændring af faconen typisk udløst af antibiotika, som går målrettet efter bakteriens cellevæg, eller visse immunmolekyler – et enzym, som blandt andet findes i tårer, spyt og æggehvide, og som er med til at beskytte os mod bakterieinfektioner.

Bliver umulige for vores immunsystem at se

Bakterier uden cellevægge mister ofte deres facon og bliver skrøbelige.

Derfor bliver de også til dels usynlige for vores immunsystem og fuldstændigt resistente over for alle slags antibiotika, der målrettet går efter cellevæggen.

Forskerne har længe haft mistanke om, at bakteriernes transformation til de såkaldte ‘L-forms’ bidrog til tilbagevendende infektioner ved at hjælpe bakterierne med at gemme sig for immunsystemet og modstå de forskellige antibiotika.

Det har været svært at finde evidens for denne teori som følge af ‘L-forms’ undvigende beskaffenhed samt manglen på metoder, vi kan detektere dem på.

Forskerne så bakterierne ændre facon

Vores studie – publiceret i Nature Communications – så specifikt på bakteriearter associeret med tilbagevendende urinrørsinfektioner.

Vi fandt, at mange forskellige bakterielle arter – heriblandt E. coli og Enterococcus – kan overleve i menneskekroppen som ‘L-forms’, og det er faktisk aldrig blevet bevist direkte før.

Vi var i stand til at påvise de luskede bakterier ved hjælp af fluorescerende sensorer, som kan genkende bakterielt DNA.

Vi testede urinprøver fra ældre patienter med tilbagevendende urinvejsinfektioner ved at dyrke dem i en petriskål med sukker.

Dette miljø afværgede ikke alene, at bakterierne revnede, det isolerede også de L-forms bakterier, som var til stede i prøveeksemplarerne.

I et separat eksperiment kunne vi se hele processen finde sted i levende zebrafiskembryoer i nærheden af antibiotika.

Vigtigst af alt, viser vores studie, at vi kan teste antibiotika ved forhold, som afspejler menneskekroppen bedre.

De forhold, som man i øjeblikket bruger i laboratorierne, leverer ikke tilstrækkelig beskyttelse, så de skrøbelige L-forms kan overleve.

Før vi fuldt ud kan forstå, hvilken rolle L-forms-transformation spiller i forhold til andre former for antibiotikaresistens, er der brug for yderligere forskning, der inddrager flere patienter.

Det er også afgørende, at vi gransker, hvilken rolle L-forms spiller i forhold til tilbagevendende infektioner, som sepsis og lungeinfektioner.

Et kontroversielt forskningsfelt

Indtil nu har forskning i L-forms været et kontroversielt felt, men vi håber, at vores fund vil motivere til yderligere forskning i L-forms og sygdom. Vores håb er, disse fund vil hjælpe til at finde en måde at fjerne de lumske bakterier fra menneskekroppen.

En kombination af cellevægsaktive antibiotika samt antibiotika, der kan gøre det af med L-forms er muligvis en måde at bekæmpe antibiotikaresistente infektioner.

Vores kamp mod bakterierne er stadig i fuld gang. I takt med at vi finder nye strategier, som skal bekæmpe dem, finder de på nye måder at gå til modangreb.

Vores studie belyser endnu en måde som bakterierne tilpasser sig og som vi skal tage højde for i vores fortsatte kamp mod infektionssygdommene.

Katarzyna Mickiewicz modtager støtte fra Det Europæiske Forskningsråd (ERC). Denne artikel er oprindeligt publiceret hos The Conversation og er oversat af Stephanie Lammers-Clark.

LÆS OGSÅ: Danske forskere med nyt verdenskort: Her er landene med højest og lavest antibiotikaresistens

LÆS OGSÅ: Hospitalerne frygter ny, resistent svamp: Hvor stor er truslen, og hvad kan vi gøre?