Η έρευνα που δημοσιεύτηκε στο Science Advances είναι η πρώτη που χρησιμοποιεί ένα εξελιγμένο μοντέλο ανθρώπινου ιστού για να διερευνήσει την αλληλεπίδραση μεταξύ ξενιστή και παθογόνου για έξι κοινά είδη που προκαλούν λοιμώξεις του ουροποιητικού συστήματος. Τα ευρήματα υποδηλώνουν ότι η προσέγγιση “ένα μέγεθος για όλους” στη διάγνωση και τη θεραπεία που χρησιμοποιείται επί του παρόντος στα περισσότερα συστήματα υγειονομικής περίθαλψης είναι ανεπαρκής.
Η ουρολοίμωξη είναι ένα αυξανόμενο πρόβλημα, με περίπου 400 εκατομμύρια παγκόσμιες περιπτώσεις ετησίως και εκτιμάται ότι 250.000 θάνατοι που σχετίζονται με την ουρολοίμωξη σχετίζονται με τη μικροβιακή αντοχή (AMR). Αν και η ουρολοίμωξη θεωρείται συχνά ως μια απλή βακτηριακή λοίμωξη, το 25-30% των ουρολοιμώξεων επανεμφανίζονται εντός έξι μηνών παρά τη θεραπεία με αντιβιοτικά για λόγους που δεν είναι κατανοητοί.
Μια πάθηση που επηρεάζει πρωτίστως τις γυναίκες, η ουρολοίμωξη έχει ιστορικά υπομελετηθεί και υποχρηματοδοτηθεί, χωρίς να εισαχθούν βελτιωμένες αντι-λοιμώδεις θεραπείες από τότε που ο Alexander Fleming ανακάλυψε τα αντιβιοτικά πριν από σχεδόν έναν αιώνα. Η διάγνωση βασίζεται κατά κύριο λόγο στη μέθοδο καλλιέργειας ούρων στο μέσο της ροής (δοκιμή στάθμης), μια τεχνική των αρχών του 20ου αιώνα που είναι γνωστό ότι παραλείπει πολλές λοιμώξεις.
Σε αυτή τη μελέτη, ερευνητές από το UCL ανέπτυξαν τρισδιάστατα κυτταρικά μοντέλα ικανά να μιμούνται το βιολογικό περιβάλλον και τη λειτουργία του ανθρώπινου ιστού της ουροδόχου κύστης, προκειμένου να παρατηρήσουν τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ ξενιστή και παθογόνου σε συνθήκες όσο το δυνατόν πιο κοντά στο ανθρώπινο σώμα. Αυτές οι «μίνι κύστεις» εκτέθηκαν σε έξι είδη βακτηρίων που βρίσκονται συνήθως στην ανθρώπινη κύστη: Escherichia coli, Enterococcus faecalis, Pseudomonas aeruginosa, Proteus mirabilis, Streptococcus agalactiae και Klebsiella pneumoniae.
Η καθηγήτρια Jennifer Rohn, ανώτερος συγγραφέας της μελέτης από το UCL Division of Medicine, δήλωσε: “Βάλαμε μια ποικιλία ειδών και στελεχών βακτηρίων ουρολοίμωξης στο ρυθμό τους και ανακαλύψαμε ένα πεδίο μάχης ποικιλομορφίας. Μία από τις βασικές παρατηρήσεις ήταν η σημασία της επιμονής. θέλεις να είσαι επιτυχημένος παθογόνος παράγοντας, πρέπει να έχεις στρατηγικές που θα σε βοηθήσουν να επιβιώσεις από τη θεραπεία και να κρυφτείς από τα κύτταρα του ανοσοποιητικού που περιπολούν, πράγμα που σημαίνει ότι ζεις για να παλέψεις άλλη μια μέρα».
“Μερικά είδη “καλών” και “κακών” ζωυφίων σχημάτισαν λοβούς μέσα στο τοίχωμα της ουροδόχου κύστης, πιθανότατα ως τρόπος επιβίωσης σε αυτό το σκληρό περιβάλλον. Εάν αυτό συμβεί με ένα φιλικό ζωύφιο, αυτό δεν είναι πρόβλημα. Το μικρόβιο προκαλεί λοίμωξη, αυτό αποτελεί σοβαρό πρόβλημα για τη διάγνωση και τη θεραπεία, επειδή τα βακτήρια δεν πρόκειται απαραίτητα να ανιχνευθούν σε δείγμα ούρων ή να βρίσκονται σε θέση όπου τα αντιβιοτικά από το στόμα μπορούν να τα φτάσουν».
Η μελέτη διαπίστωσε επίσης ότι τα ανθρώπινα κύτταρα ήταν πολύ καλά στη διάκριση των φιλικών από τα όχι και τόσο φιλικά βακτήρια, ανεξάρτητα από το αν μπορούσαν να εισβάλουν στο τοίχωμα της ουροδόχου κύστης ή όχι. Όλα τα «κακά» σφάλματα που δοκιμάστηκαν προκάλεσαν την παραγωγή ανοσοποιητικών μορίων, που ονομάζονται κυτοκίνες, και την αποβολή του ανώτερου στρώματος του τοιχώματος της ουροδόχου κύστης, ενώ τα «καλά» βακτήρια μπορούσαν να αποικίσουν το τοίχωμα της ουροδόχου κύστης χωρίς να προκαλέσουν ανοσοαπόκριση.
Σε αντίθεση με άλλα μοντέλα, οι μίνι κύστεις έχουν επτά έως οκτώ στρώματα για να μοιάζουν με τη δομή της ανθρώπινης κύστης και μπορούν να λειτουργήσουν σε 100% ούρα, ένα τοξικό περιβάλλον που είναι ο φυσικός βιότοπος των ουρολοιμώξεων. Περιλαμβάνουν ρεαλιστικά ανθρώπινα χαρακτηριστικά, όπως ένα φραγμό που μοιάζει με βλεννογόνο που διαχωρίζει το τοίχωμα της ουροδόχου κύστης από τα ούρα και την ικανότητα να εκπέμπει σήματα ανοσοποιητικής δυσφορίας όταν δέχεται επίθεση.