Hvordan persistente bakterier er i stand til at undgå antibiotika

Persistens er et fænomen, der udvises af en lille underpopulation af bakterieceller i en større bakteriepopulation, der gør det muligt for dem at overleve antibiotikabehandling. Disse persistente celler er ikke genetisk resistente over for antibiotika, men kan tåle antibiotikaeksponering i længere perioder. Her er flere mekanismer, hvorved vedvarende bakterier er i stand til at undgå antibiotika:

1. Langsom vækst eller dvale:

- Nogle bakterier kan gå ind i en tilstand af langsom vækst eller hvile som reaktion på antibiotikastress. I denne tilstand har de en reduceret metabolisk aktivitet, hvilket gør dem mindre modtagelige for antibiotika, der retter sig mod aktivt voksende celler.

2. Effluxpumper:

- Bakterier kan besidde effluxpumper, som er membranproteiner, der aktivt transporterer antibiotika ud af cellen. Disse pumper kan reducere intracellulære antibiotikakoncentrationer, hvilket giver persistente celler mulighed for at overleve.

3. Biofilmdannelse:

- Biofilm er fællesskaber af bakterier, der klæber til overflader og er indkapslet i en beskyttende matrix af ekstracellulært materiale. Biofilm kan begrænse penetrationen af ​​antibiotika, hvilket gør det svært for dem at nå og dræbe vedvarende celler.

4. Næringsstofbegrænsning:

- I miljøer med begrænset næringsstof kan bakterier udvise nedsat væksthastighed og ændret stofskifte, hvilket kan gøre dem mindre modtagelige for antibiotika.

5. Ændrede antibiotikamål:

- Vedvarende celler kan have ændrede antibiotikamål, såsom modificerede ribosomale proteiner eller penicillinbindende proteiner, som reducerer effektiviteten af ​​antibiotika.

6. Toksin-antitoksinsystemer:

- Nogle bakterier besidder toksin-antitoksin-systemer, hvor et toksin neutraliseres af et antitoksin. Under antibiotikastress kan antitoksinet nedbrydes, frigive toksinet og føre til celledød. Persistente celler kan dog opretholde en balance mellem toksin og antitoksin, hvilket giver dem mulighed for at overleve.

7. Metabolisk heterogenitet:

- Bakteriepopulationer kan udvise metabolisk heterogenitet, hvor subpopulationer har forskellige metaboliske profiler. Persistente celler kan have forskellige metaboliske veje, der gør dem i stand til at overleve antibiotikabehandling.

At forstå mekanismerne for persistens er afgørende for at udvikle strategier til at bekæmpe vedvarende bakterieinfektioner. Nye tilgange rettet mod persistente celler eller forhindrer deres dannelse er nødvendige for at forbedre antibiotikaeffektiviteten og overvinde antibiotikaresistens.