Ο ασθενής έφτασε στο νοσοκομείο με αυτό που έμοιαζε με μια βακτηριακή λοίμωξη. Αλλά τότε, τα πράγματα έγιναν πολύ πιο σοβαρά: Ο ασθενής ανέπτυξε μια λοίμωξη που "τρώει τη σάρκα" που τελικά απαιτούσε τον ακρωτηριασμό και των δύο χεριών και των δύο ποδιών.
Τι προκάλεσε την εξωστρέφεια της λοίμωξης; Αποδείχθηκε ότι δεν ήταν μια μόλυνση με ένα μόνο είδος βακτηρίων, αλλά μάλλον ένα mashup τεσσάρων διαφορετικών στελεχών του ίδιου είδους.
Τώρα, οι επιστήμονες γνωρίζουν ακριβώς πώς αυτά τα βακτηριακά στελέχη συνεργάζονται για να αποδεκατίζουν τους ιστούς στο σώμα, όπως αναφέρθηκε σε μια νέα μελέτη. Και τα ευρήματα μπορεί να έχουν επιπτώσεις στη θεραπεία αυτών των αποκαλούμενων «πολυμικροβιακών» λοιμώξεων.
Στην πρόσφατη περίπτωση, ο καθηγητής μικροβιολογίας και ανοσολογίας του Ashok Chopra στο Πανεπιστήμιο του Texas Medical Branch και οι συνεργάτες του βρήκαν τέσσερα ξεχωριστά στελέχη των ίδιων βακτηριδιακών ειδών, γνωστά ως Aeromonas hydrophila, στον μολυσμένο ασθενή. Μαζί, τα μικρόβια ξεκίνησαν μια επίθεση πιο θανατηφόρα από ό, τι κάθε μεμονωμένο στέλεχος θα μπορούσε να ενορχηστρώσει μόνη της.
Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στις 11 Νοεμβρίου στο περιοδικό Proceedings της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών, δείχνει ότι τρία από τα βακτηριακά στελέχη επιτρέπουν στο τέταρτο να εισέλθει στην κυκλοφορία του αίματος και να βάλει τα απορρίμματα στους ιστούς σε όλο το σώμα. Α. Hydrophila είναι μια σπάνια αιτία θανάσιμων λοιμώξεων, αλλά η Chopra σκέφτηκε ότι άλλα βακτήρια που τρώει σάρκα, όπως Ε. Coli, μπορεί επίσης να χρησιμοποιήσει μια παρόμοια στρατηγική επίθεσης. Ωστόσο, θα χρειαστεί περισσότερη έρευνα για να δείξει αυτό, είπε.
«Θα μπορούσαν να έχουν διαφορετικές τοξίνες ... αλλά μπορεί να έχουν παρόμοια« διασταυρούμενη συζήτηση »μεταξύ διαφορετικών στελεχών», είπε ο Chopra. "Στο τέλος της ημέρας, βλέπω αυτό να έχει πολύ ευρύτερες συνέπειες σε κλινικές ρυθμίσεις".
Πολλαπλά μικρόβια
Όταν ο μολυσμένος ασθενής έγινε δεκτός στο νοσοκομείο, οι γιατροί χρησιμοποίησαν τα παραδοσιακά διαγνωστικά για να προσδιορίσουν ποιο παθογόνο ήταν το φταίξιμο. Προσδιόρισαν Α. Hydrophila, ένα μικρόβιο που απαντάται συχνά σε γλυκά νερά και υφάλμυρα περιβάλλοντα, από λίμνες έως ποτάμια έως πόσιμο νερό, σύμφωνα με την κλινική τοποθεσία αναφοράς UpToDate. Κατά την κατάποση, το φύτρο μπορεί να προκαλέσει διάρροια ή να μολύνει τους μαλακούς ιστούς στο σώμα. Αλλά όταν Α. Hydrophila εισέρχεται σε ανοικτή πληγή, μπορεί να προκύψει μια φρικτή ασθένεια που ονομάζεται «νεκρωτική γαστρεντερίτιδα».
Η σπάνια λοίμωξη εισέρχεται γρήγορα και σκοτώνει τους συνδετικούς ιστούς σε όλο το σώμα, αφήνοντας το προσβεβλημένο άτομο ευάλωτο σε ανεπάρκεια οργάνων και θάνατο, σύμφωνα με τον Εθνικό Οργανισμό για τις Σπάνιες Διαταραχές. Η λοίμωξη που τρώει τη σάρκα πρέπει να αντιμετωπιστεί γρήγορα με αντιβιοτικά ή χειρουργική επέμβαση, όπως συνέβη με τον ασθενή στη νέα μελέτη. Στο τέλος, μόνο ένας τετραπλός ακρωτηριασμός θα μπορούσε να σώσει τον ασθενή από τους μικροβιακούς που εκδιώχθηκαν.
Η αρχική διάγνωση του ασθενούς δεν αποκάλυψε γιατί η λοίμωξη έλαβε μια τέτοια ξαφνική και θανατηφόρα στροφή. Οι παραδοσιακές διαγνωστικές δοκιμασίες εντοπίζουν διαφορετικά βακτηριακά είδη με βάση τις πρωτεΐνες και τις τοξίνες που παράγουν τα βακτηρίδια, εξήγησε ο Chopra, οπότε αρχικά χάθηκε η απόχρωση της περίπτωσης. "Αν όμως σε επίπεδο DNA ... είναι μια εντελώς διαφορετική ιστορία", είπε.
Σε δύο προηγούμενες μελέτες, η Chopra και οι συν-συγγραφείς του απομόνωσαν βακτηριακά δείγματα από τον ασθενή και ανέλυσαν όλο το γενετικό υλικό που περιέχεται στα μικρόβια. Η ανάλυση αποκάλυψε τα τέσσερα διαφορετικά βακτηριακά στελέχη, που αναφέρονται ως NF1 έως 4, τα οποία μαζί προκάλεσαν τη σχεδόν μοιραία μόλυνση. Αλλά αξιοσημείωτα, όταν λειτουργούσε απομονωμένα, κανένα από τα τέσσερα στελέχη δεν προκάλεσε θανατηφόρο λοίμωξη σε μοντέλα ποντικών. Για να μάθουν πώς αλληλεπιδρούν τα μικρόβια για να προκαλέσουν σοβαρή μόλυνση, οι συγγραφείς τροποποίησαν το DNA των βακτηριακών στελεχών και τα μολυσμένα μοντέλα ποντικών με πολλαπλά στελέχη ταυτόχρονα. Αλλάζοντας το DNA των μικροβίων, οι επιστήμονες θα μπορούσαν να ανταλλάξουν το οπλοστάσιο θανάτωσης των ιστών του καθενός και να καθορίσουν ποια όπλα έκαναν την ανάμικτη λοίμωξη τόσο θανατηφόρα.
Αποδεικνύεται ότι κάθε βακτηριακό στέλεχος έχει "διαφορετικά οπλοστάσια που επηρεάζουν τον ξενιστή", δήλωσε ο Chopra.
Τρία από τα τέσσερα στελέχη, NF2 έως NF4, περιέχουν γενετικές οδηγίες για την παραγωγή μιας τοξίνης που ονομάζεται εξωτοξίνη Α ή ExoA, η οποία αποτρέπει τα μολυσμένα κύτταρα από την κατασκευή νέων πρωτεϊνών. Από μόνα τους, αυτά τα τρία στελέχη εξακολουθούν να καταστρέφουν τον μυϊκό ιστό και να έχουν πρόσβαση στην κυκλοφορία του αίματος, αλλά το ανοσοποιητικό σύστημα καθαρίζει γρήγορα τον παθογόνο οργανισμό.
Αντίθετα, το τελευταίο από τα τέσσερα στελέχη, NF1, φαίνεται λιγότερο ευάλωτο σε ανοσολογική επίθεση, αλλά δεν μπορεί να σχεδιάσει το δικό του ExoA. Όταν εργάζεται μόνη της, το μικρόβιο παραμένει σε μεγάλο βαθμό απομονωμένο κοντά στο σημείο της λοίμωξης, μπλοκαρισμένο από τα τοιχώματα του μυϊκού ιστού. Εδώ μπαίνει η βακτηριακή ομαδική εργασία. Όταν πολλαπλά στελέχη του Α. Hydrophila μολύνουν το σώμα, τα στελέχη που παράγουν ExoA σκίζουν τα μυϊκά εμπόδια, επιτρέποντας στο NF1 να πάει σε μια "σαρκώδη" μάστιγα.
Είναι ενδιαφέρον ότι τα άλλα τρία στελέχη παραμένουν κοντά στο σημείο της λοίμωξης, ενώ το NF1 παίρνει το προβάδισμα και ξεπερνάει την κυκλοφορία του αίματος. Οι συγγραφείς διαπίστωσαν ότι το NF1 παράγει πραγματικά μια μοναδική τοξίνη που σκοτώνει όχι μόνο τους ιστούς στο σώμα, αλλά και τα άλλα στελέχη Α. Hydrophila. το ίδιο το στέλεχος NF1 κρατά το αντίδοτο στο δικό του σπιτικό δηλητήριο.
Καλύτερη διάγνωση;
Τα νέα ευρήματα μπορεί να έχουν επιπτώσεις στην αναζήτηση νέων μικροβιακών διαγνωστικών εργαλείων, ανέφερε η Chopra. Όταν οι γιατροί σκέφτονται μικτές λοιμώξεις, συνήθως σκέφτονται τις λοιμώξεις που προκαλούνται από δύο ή περισσότερα εντελώς διαφορετικά βακτηριακά είδη, είπε. Αλλά η τρέχουσα περίπτωση δείχνει ότι διαφορετικά στελέχη του ίδιου είδους μπορούν επίσης να συνεργαστούν για να προκαλέσουν ασθένειες και κάθε στέλεχος μπορεί να είναι ευάλωτο σε διαφορετικές αντιβιοτικές θεραπείες.
«Όταν θεραπεύουμε με ένα δεδομένο αντιβιοτικό, καθαρίζουμε έναν οργανισμό από το σώμα», δήλωσε σε δήλωσή του ο συντάκτης Rita Colwell, μικροβιολόγος στο Πανεπιστήμιο του Maryland. "Αλλά αν υπάρχει ένας άλλος οργανισμός που συμμετέχει στη μόλυνση και αυτός είναι επίσης παθογόνος, τότε οποιαδήποτε θεραπεία με αντιβιοτικά που δεν στοχεύει επίσης αυτόν τον οργανισμό μπορεί να είναι απλώς ένα καθαρό έδαφος για να αναπτυχθεί σαν τρελό".
Αν και σπάνια χρησιμοποιούνται για τη διάγνωση λοιμώξεων σήμερα, τα γενετικά εργαλεία θα μπορούσαν κάποια στιγμή να αποδειχθούν χρήσιμα για τον χαρακτηρισμό πολύπλοκων βακτηριακών λοιμώξεων που προκαλούνται από περισσότερα από ένα στέλεχος βακτηρίων, δήλωσε ο Chopra.
Αλλά δεν συμφωνούν όλοι με αυτήν την πρόβλεψη.
"Πιστεύω πως θα αλλάξει η κλινική θεραπεία της νεκρωτικής οισοφαγίας, όχι κατ 'ανάγκην", δήλωσε στο Live Science ο Δρ Amesh Adalja, ειδικός γιατρών και λοιμωδών νοσημάτων στο Πανεπιστήμιο Johns Hopkins της Βαλτιμόρης, ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη.
Δεδομένου ότι η νεκρωτική γαστρεντερίτιδα δρα τόσο γρήγορα, από τη στιγμή που οι γιατροί εντοπίζουν κάθε στέλεχος που προκαλεί τη μόλυνση, μπορεί να είναι "πολύ αργά για να κάνουμε τη διαφορά", είπε ο Adalja. Ο εντοπισμός διαφορετικών στελεχών θα μπορούσε να βοηθήσει στην καθοδήγηση της θεραπείας της ηπιότερης Α. Hydrophila μολύνσεις, όπου ένας συγκεκριμένος συνδυασμός βακτηριδίων μπορεί να επιδεινώσει το αποτέλεσμα, είπε. Αλλά ως έχει, αυτά τα στελέχη θα μπορούσαν να εντοπιστούν μόνο με "εξελιγμένα γενετικά εργαλεία" που συνήθως δεν βρίσκονται σε κλινικά περιβάλλοντα.
Ακόμα, η έρευνα διασαφηνίζει τους τρόπους με τους οποίους πολλά βακτηριακά στελέχη μπορούν να έρθουν μαζί για να εξαπλωθούν μέσα στο σώμα, προκαλώντας χάος, είπε ο Adalja. Θα ήταν ενδιαφέρον να διερευνηθεί κατά πόσο πιο συνηθισμένα βακτηρίδια χρησιμοποιούν τις ίδιες στρατηγικές για τη διάδοση της μόλυνσης στο σώμα, πρόσθεσε.
