Η ψευδομονάδα είναι ιδιαίτερα επικίνδυνο βακτήριο κυρίως για ανοσοκατεσταλμένους ασθενείς και άτομα με σοβαρές χρόνιες παθήσεις, όπως κυστική ίνωση, ΧΑΠ, κακοήθειες και εγκαύματα
Μια νέα επιστημονική μελέτη αποκαλύπτει τον μηχανισμό με τον οποίο το βακτήριο ψευδομονάδα Pseudomonas aeruginosa αντιλαμβάνεται το περιβάλλον του, επιλέγει πού θα εγκατασταθεί και οργανώνεται σε κοινότητες που προκαλούν σοβαρές λοιμώξεις.
Τα ευρήματα της μελέτης προέρχονται από ερευνητική ομάδα του Ινστιτούτου Νανοσυστημάτων της Καλιφόρνια (California NanoSystems Institute – CNSI) του UCLA και δημοσιεύθηκαν στο διεθνές επιστημονικό περιοδικό Nature Microbiology.
- Διαβάστε επίσης – Σταφυλόκοκκος, ψευδομονάδες και E.Coli στα ρολόγια και άλλα που φοράμε στα χέρια: Σοκ από νέα έρευνα
Τι είναι η ψευδομονάδα
H ψευδομοναδα (Pseudomonas aeruginosa) είναι ένα ευρέως διαδεδομένο, Gram-αρνητικό, αερόβιο βακτήριο που βρίσκεται σε διάφορα φυσικά περιβάλλοντα, όπως το έδαφος και οι υδάτινες περιοχές. Η ικανότητά του να αναπτύσσεται σε υγρά περιβάλλοντα, καθώς και να επιβιώνει σε θρεπτικά φτωχές και ακραίες συνθήκες, εξηγεί την ευρεία παρουσία του στο περιβάλλον.
Σε κλινικές εγκαταστάσεις, οι ψευδομοναδες (Pseudomonas aeruginosa) αποτελουν έναν σημαντικό παθογόνο μικροοργανισμό που σχετίζεται με το νερό, ιδιαίτερα για ανοσοκατεσταλμένα άτομα. Αυτό το παθογόνο συχνά σχετίζεται με ενδονοσοκομειακές λοιμώξεις, όπως είναι οι ventillation associated πνευμονίες (VAP), οι λοιμώξεις του ουροποιητικού συστήματος και οι λοιμώξεις πληγών. Άτομα με χρόνια αποφρακτική πνευμονοπάθεια (ΧΑΠ), κυστική ίνωση, κακοήθειες, σήψη και εγκαύματα είναι ιδιαίτερα ευάλωτα στην αποικιοποίηση και μόλυνση από ψευδομοναδες.
Ένα από τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά των ψευδομοναδων (Pseudomonas aeruginosa) είναι η αντοχή του στα αντιβιοτικά και οι προσαρμοστικοί μηχανισμοί του, που του επιτρέπουν να αναπτύσσει ταχύτατα αντοχή υπό συνθήκες επιλεκτικής πίεσης.
Ψευδομονάδα – Πώς οργανώνεται σε κοινότητες
Στις σοβαρές λοιμώξεις τα βακτήρια αυτά προσκολλώνται σε μια επιφάνεια και σχηματίζουν ένα βιοφίλμ — δηλαδή μια οργανωμένη «κοινότητα μικροβίων» που περιβάλλεται από μια προστατευτική «μήτρα».
Ένα βιοφίλμ μπορεί να παρομοιαστεί με τη γλιστερή βλέννα, ένα κολλώδες προστατευτικό “υλικό” που φτιάχνουν τα βακτήρια γύρω τους για να κρατιούνται μαζί και να προστατεύονται. Όπως εμφανίζεται σε αλλοιωμένα τρόφιμα, με τη διαφορά ότι εδώ σχηματίζεται μέσα στο ανθρώπινο σώμα.
Τα βιοφίλμ της ψευδομονάδας προσβάλλουν τους πνεύμονες ασθενών με κυστική ίνωση, καθώς και νοσηλευόμενους ασθενείς που χρειάζονται μηχανική υποστήριξη αναπνοής, όπως σε σοβαρές περιπτώσεις COVID-19.
Επιπλέον, ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας κατατάσσει το βακτήριο αυτό στις κορυφαίες απειλές για τη δημόσια υγεία λόγω της υψηλής αντοχής του στα αντιβιοτικά.
Από την εξερεύνηση στην εγκατάσταση
Ένα από τα βασικά ερωτήματα της μικροβιολογίας ήταν πώς τα βακτήρια «αποφασίζουν» να παραμείνουν σε μια επιφάνεια και να σχηματίσουν βιοφίλμ. Η νέα μελέτη δείχνει ότι η Pseudomonas aeruginosa ακολουθεί ίχνη σακχάρων που έχουν εκκριθεί από άλλα βακτήρια τα οποία έφτασαν νωρίτερα στην ίδια επιφάνεια.
Τα σάκχαρα αυτά λειτουργούν σαν «μονοπάτια». Όταν ένα νέο βακτηριακό κύτταρο τα εντοπίσει, καταλαβαίνει ότι το σημείο είναι κατάλληλο για ομαδική εγκατάσταση. Ταυτόχρονα, τα ίδια σάκχαρα αποτελούν δομικά υλικά για τη δημιουργία της προστατευτικής μήτρας του βιοφίλμ.
Πώς ανιχνεύονται τα σάκχαρα
Για να ανιχνεύσουν τα σάκχαρα, τα βακτήρια χρησιμοποιούν λεπτές τριχοειδείς δομές, οι οποίες μέχρι πρόσφατα, θεωρούνταν κυρίως όργανα κίνησης, που επιτρέπουν στο βακτήριο να «σέρνεται» πάνω σε επιφάνειες.
Η νέα έρευνα αποκαλύπτει ότι αυτές οι τριχοειδείς δομές λειτουργούν και ως αισθητήρες. Με απλά λόγια, «δοκιμάζουν» πόσο ισχυρά συνδέονται τα σάκχαρα με την επιφάνεια. Αυτή η μηχανική πληροφορία μετατρέπεται σε χημικά σήματα μέσα στο κύτταρο, τα οποία καθορίζουν αν το βακτήριο θα συνεχίσει να κινείται για αλλού ή θα δεσμευτεί μόνιμα και θα αρχίσει να σχηματίζει βιοφίλμ.
Πειράματα με «τεχνητά μονοπάτια ζάχαρης»
Για να μελετήσουν αυτή τη διαδικασία, οι ερευνητές κατασκεύασαν επιφάνειες με προκαθορισμένα μονοπάτια συνθετικών σακχάρων, που μιμούνται εκείνα που εκκρίνουν φυσικά τα βακτήρια. Οι επιφάνειες αυτές κατασκευάστηκαν στο UCLA NanoLab και σχεδιάστηκαν ώστε να είναι ιδιαίτερα ελκυστικές για την ψευδομονάδα.
Χρησιμοποιώντας γενετική μηχανική και προηγμένες τεχνικές απεικόνισης, η ομάδα παρακολούθησε πώς τα βακτήρια ακολουθούν τα μονοπάτια ζάχαρης και πώς ενεργοποιούνται τα εσωτερικά τους σήματα.
Γιατί αυτό έχει σημασία για την υγεία
Τα βακτήρια είναι πολύ πιο ευάλωτα στα αντιβιοτικά όταν βρίσκονται μεμονωμένα. Όταν όμως σχηματίζουν βιοφίλμ, προστατεύονται και γίνονται εξαιρετικά ανθεκτικά στη θεραπεία.
«Υπάρχει η πιθανότητα να γυρίσουμε πίσω τον χρόνο στον σχηματισμό βιοφίλμ», δήλωσε ο Κάλβιν Λι, μεταδιδακτορικός ερευνητής στο UCLA και συν-συγγραφέας της μελέτης. «Ακόμη και αν έχει ήδη σχηματιστεί βιοφίλμ, ίσως μπορέσουμε να κάνουμε τα βακτήρια να το αποσυναρμολογήσουν μόνα τους».
Αν αυτό καταστεί εφικτό, θα μπορούσε να ανοίξει ο δρόμος για νέες θεραπείες σε ασθενείς με κυστική ίνωση και άλλες σοβαρές λοιμώξεις.
Επιπτώσεις πέρα από την ιατρική
Τα βιοφίλμ δεν αποτελούν πρόβλημα μόνο στην υγεία. Ρυπαίνουν σωλήνες, φίλτρα και βιομηχανικούς αντιδραστήρες, ενώ αποτελούν και το πρώτο στάδιο της βιορύπανσης που καλύπτει τα πλοία στη θάλασσα.
«Μπορούμε να αναρωτηθούμε: είναι δυνατόν να κάνουμε μια επιφάνεια “αόρατη” στα βακτήρια;» λέει ο Γκέραρντ Γουόνγκ, καθηγητής βιομηχανικής στο UCLA και συν-συγγραφέας επίσης της μελέτης. «Αν μια επιφάνεια μιμείται αρκετά τον κενό χώρο, όπως τον αντιλαμβάνονται τα βακτήρια, ίσως να μπορέσουμε να λύσουμε ένα πρόβλημα βιορύπανσης αξίας πολλών δισεκατομμυρίων δολαρίων».
Τι ακολουθεί
Οι ερευνητές εξετάζουν τώρα ποια άλλα σάκχαρα μπορεί να ανιχνεύει η Ψευδομονάδα, πώς το σχήμα των επιφανειών επηρεάζει την κίνησή της και αν αυτά τα σήματα μεταβιβάζονται από γενιά σε γενιά μέσα στα βιοφίλμ.
