Bakterier klumper sig også sammen ved akut lungebetændelse

Videnskabelige nybrud 1. mar 2022 3 min Postdoctoral Fellow Mette Kolpen Skrevet af Kristian Sjøgren

Bakterier danner biofilm ved både akutte og kroniske lungebetændelser, viser ny forskning. Ifølge forskerne er opdagelsen et paradigmeskifte og giver indsigt til at udvikle bedre behandlinger til personer med blandt andet cystisk fibrose.

Interesseret i Videnskabelige nybrud? Vi kan holde dig opdateret helt gratis

Når bakterier etablerer sig i lungerne ved en akut lungebetændelse, danner de en biofilm, som beskytter bakterierne mod blandt andet kroppens immunforsvar.

Det viser ny dansk forskning, der for første gang slår fast, at bakterierne i lungerne ved en akut lungebetændelse i store træk opfører sig, som bakterierne også gør det ved en kronisk lungebetændelse, eksempelvis i lungerne hos en patient med cystisk fibrose.

Samtidig viser forskningen også, hvor der er forskelle i bakteriernes adfærd mellem kroniske og akutte lungeinfektioner. Det peger på forslag til, hvordan man formentlig kan gribe de kroniske lungebetændelser an, hvis man vil gøre dem mere modtagelige over for antibiotika, så man kan slå dem ned.

"Der har været et paradigme om, at forskellen på kroniske og akutte lungebetændelser er dannelsen af biofilm og bakteriernes biomasse. Det passer ikke. I stedet kan vi se, at forskellen skal findes i bakteriernes vækst. Det er derfor også her, at vi skal sætte ind, hvis vi vil have redskaber til at behandle de kroniske og farlige lungebetændelser hos blandt andet patienter med cystisk fibrose," fortæller førsteforfatteren bag det nye studie, ph.d. Mette Kolpen fra Afdeling for Klinisk Mikrobiologi på Rigshospitalet.

Forskningsresultatet, der er offentliggjort i Thorax, er udført i et samarbejde mellem forskere fra Costerton Biofilm Center på Københavns Universitet, Rigshospitalet og Hillerød Hospital.

Mangel på ilt sender bakterier i dvale

Når bakterier danner biofilm, udskiller de en masse proteiner og andre stoffer, der danner et slimlag, som bakterierne kan putte sig i. I slimlaget er de beskyttet mod blandt andet immunforsvarets celler og antibiotika. Specielt dybt inde i slimlaget er bakterierne svære at gøre noget ved.

Allerede for 40 år siden opdagede danske forskere denne egenskab ved bakterier, der sidenhen er blevet karakteriseret som et af kendetegnene ved bakterierne i lungerne hos patienter med cystisk fibrose.

Foruden at sidde beskyttet i slimlaget sker der også det, at immunforsvaret i sit angreb på bakterierne forbrænder en hel masse ilt, som gør miljøet omkring biofilmen ekstremt iltfattigt.

Når bakterierne ikke får ilt, går de i en form for dvale, hvor de ikke længere vokser.

"Det er et problem, fordi mange af de midler, som vi bruger til at slå bakterier ned med, er målrettet netop bakteriernes vækst. Så hvis bakterierne ikke vokser, virker vores antibiotika ikke på dem," forklarer Mette Kolpen.

Bakterier danner også biofilm ved akutte infektioner

Hidtil har det været antagelsen, at kun bakterier i kroniske lungeinfektioner danner biofilm, men det paradigme står nu for fald.

I det nye studie har forskerne undersøgt lungeslim fra 14 patienter med cystisk fibrose og sammenlignet med lungeslim fra 29 patienter med akut samfundserhvervet lungeinfektion.

Resultatet af undersøgelsen var overraskende, fordi forskerne fandt, at bakterier dannede biofilm ved både kroniske og akutte infektioner.

Forskellen mellem de to former for infektioner lå altså ikke i evnen til at danne biofilm, men i stedet i væksten og faktisk også biomassen, hvor akutte infektioner dannede større biomasse end ved kroniske infektioner – fordi bakterierne ved akutte infektioner voksede hurtigere.

"Vi har kigget alt den videnskabelige litteratur igennem, og vi har ikke kunnet finde, at andre har undersøgt biofilmdannelse ved akutte lungeinfektioner før os. Det har været antagelsen, at akutte lungeinfektioner består af enkelte bakterieceller, der ikke klumper sig sammen i biofilm, så det er helt nyt, at vi kan vise, at de rent faktisk gør det," siger hovedforfatteren bag studiet, professor Thomas Bjarnsholt fra Costerton Biofilm Center på Københavns Universitet.

Vil behandle patienter med ilt

Opdagelsen kommer med store perspektiver inden for behandling af både akutte og kroniske lungeinfektioner.

Akutte lungebetændelser er stadig forholdsvise lette at slå ned med antibiotika, der rammer væksten. Det skyldes, at bakterierne ved akutte lungeinfektioner stadig vokser.

Kan man få bakterierne i biofilmen ved kroniske infektioner til at gøre det samme, kan man på den måde muligvis gøre dem sårbare over for antibiotika og derved slå dem ned.

I den hensigt ser forskerne bag det nye studie muligheder i en helt ny tilgang til behandling af blandt andet patienter med cystisk fibrose.

Idet bakteriernes vækst bliver hæmmet af mangel på ilt, skal bakterierne behandles med ilt, fordi det i teorien vil få dem til at vokse igen og derved også blive følsomme over for antibiotika.

Forskerne bag studiet har faktisk allerede lavet de indledende forsøg med iltbehandling af bakterier i biofilm fra kroniske infektioner, og de resultater har været positive.

En mulighed er at behandle patienter med cystisk fibrose med ilt under tryk i et specielt kammer med klinisk monitering. Samme behandlingstilgang benytter man til patienter, der er blevet inficeret med kødædende bakterier.

"Vores forsøg har vist, at vi ved at tilføre bakterierne i biofilmen en masse ilt kan gøre dem følsomme over for antibiotika igen. Derved er det lykkedes os at dræbe bakterier, som ellers har været meget svære at slå ihjel. Det næste skridt bliver selvfølgelig at afprøve det på patienter. Indtil videre tyder det dog på, at det godt kan lade sig gøre med ilt og antibiotika at reducere den kroniske infektion i lungerne hos patienter med cystisk fibrose," siger Mette Kolpen.

My main research interest is the effect of host responses on bacterial susceptibility to antibiotics. It has become clear that host cells may cause li...

Dansk
© All rights reserved, Sciencenews 2020