Βακτήρια Ανθεκτικότητα: Οι χρόνιες πληγές είναι ανοιχτές πληγές ή τραυματισμένοι ιστοί που δεν επουλώνονται σωστά. Αυτοί οι τύποι τραυμάτων είναι γνωστό ότι είναι δύσκολο να αντιμετωπιστούν εξαιτίας βακτηριακών λοιμώξεων όπως ο Staphylococcus aureus ή S. aureus. Επιπλέον, οι βακτηριακές λοιμώξεις που είναι εξαιρετικά ανθεκτικές στα αντιβιοτικά, όπως ο ανθεκτικός στη μεθικιλλίνη S. aureus (MRSA), αποτελούν μία από τις κύριες αιτίες απειλητικών για τη ζωή λοιμώξεων σε νοσοκομειακούς ασθενείς. Για να υπερασπιστεί τον εαυτό του από το ανοσοποιητικό μας σύστημα και άλλες απειλές, ο S. aureus μπορεί να ενωθεί, δημιουργώντας ένα γλοιώδες, δυναμικό πεδίο -ή βιοφίλμ- γύρω από τον εαυτό του.
Το φράγμα του βιοφίλμ είναι τόσο παχύ που ούτε τα κύτταρα του ανοσοποιητικού ούτε τα αντιβιοτικά μπορούν να διεισδύσουν και να εξουδετερώσουν τα επιβλαβή βακτήρια. Ερευνητές της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου UNC και του κοινού Τμήματος Βιοϊατρικής Μηχανικής του UNC-NC State ανέπτυξαν μια νέα μέθοδο που συνδυάζει παλμιτολεϊκό οξύ, γενταμικίνη και μη επεμβατικούς υπερήχους για να συμβάλει στη βελτίωση της χορήγησης φαρμάκων σε χρόνια τραύματα που έχουν μολυνθεί από S. aureus. Χρησιμοποιώντας τη νέα τους στρατηγική, οι ερευνητές κατάφεραν να μειώσουν την προκλητική μόλυνση MRSA στις πληγές διαβητικών ποντικών κατά 94%. Κατάφεραν να αποστειρώσουν πλήρως τις πληγές σε αρκετά από τα ποντίκια και στα υπόλοιπα το βακτηριακό φορτίο ήταν σημαντικά μειωμένο. Τα αποτελέσματά τους δημοσιεύθηκαν στο Cell Chemical Biology. “Όταν τα βακτήρια δεν απομακρύνονται πλήρως από τις χρόνιες πληγές, αυτό θέτει τον ασθενή σε υψηλό κίνδυνο να επαναληφθεί η λοίμωξη ή να αναπτύξει δευτερογενή λοίμωξη”, δήλωσε η επικεφαλής συγγραφέας Sarah Rowe-Conlon, Ph.D., αναπληρώτρια καθηγήτρια έρευνας στο Τμήμα Μικροβιολογίας και Ανοσολογίας. “Αυτή η θεραπευτική στρατηγική έχει τη δυνατότητα να βελτιώσει τα αποτελέσματα και να μειώσει την υποτροπή των λοιμώξεων χρόνιων τραυμάτων στους ασθενείς. Είμαστε ενθουσιασμένοι με τη δυνατότητα μεταφοράς της στην κλινική, και αυτό είναι που διερευνούμε αυτή τη στιγμή”. Τα βιοϋμένια λειτουργούν ως φυσικός φραγμός σε πολλές κατηγορίες αντιβιοτικών. Η Virginie Papadopoulou, Ph.D., ερευνητική επίκουρη καθηγήτρια στο Κοινό Τμήμα Βιοϊατρικής Μηχανικής του UNC-NCSU, ήταν περίεργη να μάθει αν οι μη επεμβατικοί υπέρηχοι ενισχυμένοι με σπηλαίωση θα μπορούσαν να δημιουργήσουν αρκετή αναταραχή ώστε να σχηματίσουν ανοιχτούς χώρους στο βιοφίλμ για να διευκολύνουν τη χορήγηση φαρμάκων.
Υγρά σταγονίδια που μπορούν να ενεργοποιηθούν με υπερήχους, τα οποία ονομάζονται παράγοντας αντίθεσης αλλαγής φάσης (PCCA), εφαρμόζονται τοπικά στο τραύμα. Ένας μετατροπέας υπερήχων εστιάζεται στο τραύμα και ενεργοποιείται, προκαλώντας το υγρό μέσα στα σταγονίδια να διασταλεί και να μετατραπεί σε μικροσκοπικές μικροφυσαλίδες γεμάτες αέριο, όταν στη συνέχεια κινούνται γρήγορα. Η ταλάντωση αυτών των μικροφυσαλίδων αναταράσσει το βιοφίλμ, τόσο με μηχανικό τρόπο διαταράσσοντάς το όσο και αυξάνοντας τη ροή του υγρού. Τελικά, ο συνδυασμός της διατάραξης του βιοφίλμ και της αυξημένης διαπερατότητας των φαρμάκων μέσω του βιοφίλμ επέτρεψε στα φάρμακα να εισέλθουν και να σκοτώσουν το βακτηριακό βιοφίλμ με πολύ υψηλή αποτελεσματικότητα. “Οι μικροφυσαλίδες και οι παράγοντες αντίθεσης αλλαγής φάσης δρουν ως τοπικοί ενισχυτές της ενέργειας των υπερήχων, επιτρέποντάς μας να στοχεύουμε με ακρίβεια τις πληγές και τις περιοχές του σώματος για να επιτύχουμε θεραπευτικά αποτελέσματα που δεν είναι δυνατά με τους συνήθεις υπερήχους”, δήλωσε ο Dayton, ο William R. Kenan Jr. διακεκριμένος καθηγητής και πρόεδρος του κοινού τμήματος βιοϊατρικής μηχανικής του UNC-NCSU. “Ελπίζουμε να είμαστε σε θέση να χρησιμοποιήσουμε παρόμοιες τεχνολογίες για την τοπική χορήγηση χημειοθεραπευτικών σε επίμονους όγκους ή να οδηγήσουμε νέο γενετικό υλικό και σε κατεστραμμένα κύτταρα”. Όταν τα βακτηριακά κύτταρα παγιδεύονται μέσα στο βιοφίλμ, έχουν μικρή πρόσβαση σε θρεπτικά συστατικά και οξυγόνο. Για να διατηρήσουν τους πόρους και την ενέργειά τους, μεταπίπτουν σε μια αδρανή ή νυσταγμένη κατάσταση. Τα βακτήρια, τα οποία είναι γνωστά ως επίμονα κύτταρα σε αυτή την κατάσταση, είναι εξαιρετικά ανθεκτικά στα αντιβιοτικά. Οι ερευνητές επέλεξαν την γενταμικίνη, ένα τοπικό αντιβιοτικό που συνήθως είναι αναποτελεσματικό κατά του S. aureus λόγω της ευρέως διαδεδομένης ανθεκτικότητας στα αντιβιοτικά και της φτωχής δράσης του κατά των επίμονων κυττάρων (persister cells). Οι ερευνητές εισήγαγαν, επίσης, ένα νέο αντιβιοτικό βοηθητικό, το παλμιτολεϊκό οξύ, στα μοντέλα τους. Το παλμιτολεϊκό οξύ, ένα ακόρεστο λιπαρό οξύ, είναι ένα φυσικό προϊόν του ανθρώπινου σώματος που έχει ισχυρές αντιβακτηριακές ιδιότητες. Το λιπαρό οξύ ενσωματώνεται στη μεμβράνη των βακτηριακών κυττάρων και οι συγγραφείς ανακάλυψαν ότι διευκολύνει την επιτυχή είσοδο του αντιβιοτικού στα κύτταρα του S. aureus και είναι σε θέση να σκοτώσει τα επίμονα κύτταρα και να αντιστρέψει την ανθεκτικότητα στα αντιβιοτικά.
Συνολικά, η ομάδα είναι ενθουσιασμένη με τη νέα τοπική, μη επεμβατική προσέγγιση, επειδή μπορεί να δώσει στους επιστήμονες και τους γιατρούς περισσότερα εργαλεία για την καταπολέμηση της αντίστασης στα αντιβιοτικά και για τη μείωση των σοβαρών ανεπιθύμητων ενεργειών της λήψης αντιβιοτικών από το στόμα. “Τα συστηματικά αντιβιοτικά, όπως τα από του στόματος ή τα ενδοφλέβια, λειτουργούν πολύ καλά, αλλά συχνά υπάρχει μεγάλος κίνδυνος που συνδέεται με αυτά, όπως η τοξικότητα, η εξάλειψη της μικροχλωρίδας του εντέρου και η λοίμωξη από C. difficile”, δήλωσε ο Rowe-Conlon. “Χρησιμοποιώντας αυτό το σύστημα, είμαστε σε θέση να κάνουμε τα τοπικά φάρμακα να λειτουργούν και μπορούν να εφαρμοστούν στο σημείο της λοίμωξης σε πολύ υψηλές συγκεντρώσεις, χωρίς τους κινδύνους που συνδέονται με τη συστηματική χορήγηση”.