Forskere finder protein, der kan hjælpe med at bekæmpe antibiotikaresistens

Kunstige hofteimplantater, Knæimplantater og katetre er modtagelige for infektioner:bakterier, der strømmer gennem blodsystemet, kan samle sig på disse fremmede overflader og hunke sig ned for at formere sig.

Nu, University of Michigan forskere, i samarbejde med The Scripps Research Institute, har fundet ud af, at et protein produceret i den menneskelige krop kunne bekæmpe dette problem.

Når bakterier samler sig på en overflade, de danner et beskyttende lag kaldet en "biofilm". Disse biofilm holdes sammen af ​​et stillads bestående af et protein kaldet "amyloid", som bakterierne selv producerer. Den bakterielle amyloid ligner den struktur, der snerrer neuroner i hjernen hos mennesker med Alzheimers sygdom, forstyrre personens evne til at danne og genkalde minder.

I tilfælde af bakterier på en protese, biofilm beskytter kolonien af ​​bakterier fra dets miljø, herunder fra antibiotika, en læge kan ordinere for at angribe infektionen. I en ny undersøgelse, forskerne fandt ud af, at et protein produceret af mennesker kaldet transthyretin, eller TTR, kan undertrykke dannelsen af ​​amyloid og biofilm i E. coli, en almindelig bakteriestamme, der findes hos mennesker.

Holdet, som omfatter Matthew Chapman, U-M professor i molekylær, cellulær og udviklingsbiologi; Joel Buxbaum, professor i molekylær medicin med TSRI; og hovedforfatter Neha Jain, en postdoc i Chapman lab, offentliggjort deres resultater i Procedurer fra National Academy of Science .

"En af de vigtigste sundhedsmæssige konsekvenser for biofilm er på katetre. På enhver form for enhed, som du forsøger at sætte i et menneske, der dannes en biofilm, " sagde Chapman, U-M professor i molekylær, cellulær og udviklingsbiologi. "Dette er et stort, stort problem, fordi at blive kateteriseret i blot et par dage, bakterier kan danne biofilm på enheden, som kan føre til alvorlige infektioner."

Holdet undersøgte, hvordan TTR interagerede med en stamme af E. coli fundet i urinvejsinfektioner. I UVI, bakteriestammen sætter sig i blæren, danner biofilmfællesskaber. Bakterier i en biofilm omslutter sig i et lag af amyloidfibre, der hjælper med at beskytte dem mod stressfaktorer i miljøet. E. coli amyloider er sammensat af et protein kaldet CsgA.

Da forskerne blandede renset TTR og CsgA, CsgA kunne ikke lave beskyttende amyloider. At nedlægge en bakteries centrale forsvar mod dets miljø kan gøre det muligt for kroppen at bekæmpe infektionen mere effektivt.

"Det er lettere at bryde individuelle pinde frem for et bundt. Tilsvarende bakterielle infektioner kan behandles mere effektivt, hvis bakterier ikke holdes sammen i biofilm, " sagde Jain. "Vi fandt ud af, at TTR kan forhindre biofilmdannelse i en uropatogen E. coli-stamme såvel som andre bakteriestammer."

Buxbaum, som længe har studeret TTR, påpegede, at TTR under nogle forhold selv kan danne amyloidfibre, og det kunne være denne evne, der giver TTR de strukturelle egenskaber til at afbryde amyloiddannelse af andre proteiner, såsom CsgA.

Omkring én ud af 100 personer, der får hofte- eller knæproteser, oplever en infektion, ifølge American Academy of Orthopedic Surgeons. En undersøgelse fra 2001 viste, at 95 procent af urinvejsinfektioner hos kritisk syge patienter blev sporet tilbage til deres katetre, mens 87 procent af blodbanens infektioner kom fra et vaskulært kateter, og 86 procent af lungebetændelsestilfældene var forbundet med en mekanisk ventilator.

"Det er muligt, at produkter afledt eller baseret på disse proteininteraktioner kan reducere dette problem inden for medicin, at der dannes biofilm på en masse kunstige overflader implanteret i kroppen, Buxbaum sagde. "Forestillingen er, at vi kunne imprægnere disse overflader med dette protein, så de ikke danner disse biofilm og gør det lettere at behandle disse infektioner med antibiotika."

Chapman og Buxbaum siger, at implementering af dette vil kræve mere forskning, men flytningen kan hjælpe med at forhindre infektioner på implantater samt antibiotikaresistens.

"Hvis du kunne målrette mod den modstand, værten kan muligvis fjerne infektionen, " sagde Chapman. "Du kan også potentielt ordinere lavere doser af antibiotika eller forkorte varigheden af ​​antibiotikabrug, som alle ville være gode ting."