Når bakterier oplever energistress, og de forbruger mere energi, end de producerer, øger det chancerne for, at de udvikler antibiotikaresistens. Nyt studie gør forskere klogere på udvikling af antibiotikaresistens, og hvordan man måske kan forhindre det.
Antibiotikaresistens er en af de største globale sundhedskriser.
Når bakterier overlever behandling, kan selv banale infektioner blive dødelige – og det sker allerede i stor skala. På verdensplan dør over 1,3 mio. mennesker om året på grund af infektioner, vi førhen har kunnet behandle med antibiotika, men ikke kan i dag.
Nu viser ny forskning, at antibiotika ikke kun dræber bakterier – det kan også stresse dem så meget, at de lettere udvikler resistens.
Opdagelsen kan bane vejen for nye lægemidler, der forhindrer bakterier i at udvikle resistens – og dermed øge sikkerheden for, at et antibiotikum faktisk vil slå infektionen ned og forhindre tilbagefald i fremtiden.
“Vi tror på, at denne opdagelse kan lede til udvikling af antibiotikabehandlinger, der virker bedre. For det første kan vi tænke i at udvikle behandlinger, der ikke i samme grad påvirker de bakterielle mekanismer, som er involveret i resistensudvikling, og for det andet kan vi udvikle lægemidler direkte mod mekanismerne, så bakterier langsommere eller slet ikke udvikler resistens,” forklarer en af forskerne bag studiet, adjunkt Jason Yang fra Department of Microbiology, Biochemistry, and Molecular Genetics and Center for Emerging and Re-emerging Pathogens ved Rutgers New Jersey Medical School, USA.
Nogle antibiotika stresser bakterier mere end andre
I studiet ønskede forskerne at forstå, hvad bakteriers metabolisme har af betydning for udvikling af antibiotikaresistens.
Blandt andet undersøgte forskerne, hvordan bakteriernes metabolisme ændrer sig under antibiotikabehandling.
Forud for forskningsarbejdet var det allerede kendt, at antibiotika kan have forskellige effekter på bakteriers metabolisme.
Nogle antibiotika er blandt andet kendt for at sænke bakteriers metabolisme, mens andre er kendt for at øge den.
Dem, der øger bakteriers stofskifte, dræber ofte bakterierne, mens dem, der sænker stofskiftet, forhindrer dem i at vokse – hvilket gør det lettere for bakterierne at overleve en antibiotikabehandling.
Forskerne behandlede colibakterier med ciprofloxacin – et antibiotikum, der bruges mod fx rejsediarré – for at se, hvordan det påvirker bakteriernes stofskifte og evne til at udvikle resistens.
“Vi ved, at stofskiftet spiller en vigtig rolle i udviklingen af antibiotikaresistens, men de specifikke mekanismer er stadig dårligt forstået,” forklarer Jason Yang.
Stress får bakterier til at bruge mere energi
Gennem forskellige forsøg viste forskerne først og fremmest, at behandlingen med ciprofloxacin gjorde colibakterierne metabolisk stressede, idet deres energibehov blev højere end deres energiproduktion.
Forskerne opdagede, at colibakterierne brugte mere energi, end de kunne producere, og deres system brød sammen.
Derefter lavede forskerne bakterier, som konstant levede med energimangel – for at se, hvordan det påvirkede udviklingen af resistens. Formålet var at identificere, hvad det betyder for udvikling af antibiotikaresistens.
Forskerne så i deres nye forsøgsopsætning, at når bakterier mangler energi, forsøger de at kompensere ved at øge deres stofskifte.
Det svarer til et badekar uden prop – for at holde vandstanden oppe, må man skrue mere op for hanen.
Når bakterier bruger mere energi, muterer deres gener oftere – og nogle af de mutationer kan gøre dem resistente over for antibiotika.
“Vores opdagelse er, at når bakterier bliver stressede og bruger mere energi, bliver de sværere at slå ihjel – og de udvikler resistens hurtigere,” siger Jason Yang.
Stressede bakterier muterer hurtigere end normalt
Et andet fund i studiet er, at når bakterier bliver stressede, begynder de at opføre sig forskelligt, afhængigt af eksponeringen for antibiotika.
Nogle bakterier går i dvale, mens andre sætter turbo på deres mutationer – og det øger risikoen for resistens.
“Hvis antibiotika ikke dræber alle bakterier, kan de overlevende være dem, der er mest tilbøjelige til at udvikle resistens – netop fordi de er stressede og i energimæssigt nødberedskab,” forklarer Jason Yang.
Jason Yang fortæller, at der er flere potentialer i opdagelserne.
For det første har forskerne opnået en grundvidenskabelig indsigt, der vil være interessant at undersøge nærmere i fremtiden.
Vores viden om bakteriers stressreaktioner kan også bruges uden for sundhedsvæsenet – for eksempel i industrien, hvor bakterier anvendes til at producere biobrændstof og kemikalier.
“I den sammenhæng kan kontrol med bakteriers stressrespons måske være med til at kontrollere cellevækst, hvilket kan gavne produktionsudbyttet i industrien,” siger Jason Yang.
Forskere vil bremse resistens ved at ramme stress
Det andet potentiale er selvfølgelig inden for behandling af antibiotikaresistens.
Her kan man fremadrettet undersøge, hvordan man kan ramme bakteriernes stressrespons og derigennem mindske deres risiko for udvikling af resistens.
Lægemidler kan også ramme stressresponset som antibiotika i sig selv.
“Vores forskning viser, at når bakteriernes energiniveau i forvejen er lavt, aktiveres en mekanisme, der beskytter dem mod antibiotika. Derfor er vi meget interesserede i at finde stoffer, der kan forhindre energiniveauet i at falde under behandling. Finder vi stoffer, der forhindrer stress, kan vi gøre eksisterende antibiotika mere effektive – og måske holde resistens i skak i længere tid,” slutter Jason Yang.
Resultaterne ændrer den måde, man forstår bakteriers stress på – og peger på nye strategier til at holde mennesker et skridt foran resistensen.
