Τα τεχνητά εμφυτεύματα ισχίου, γόνατος και οι καθετήρες είναι ευαίσθητα σε λοιμώξεις, τα βακτήρια που ρέουν μέσω του  αίματος μπορούν να συγκεντρωθούν σε αυτές τις ξένες επιφάνειες και να πολλαπλασιαστούν.

Τώρα, οι ερευνητές του Πανεπιστημίου του Μίσιγκαν, σε συνεργασία με το ερευνητικό ίδρυμα Scripps, διαπίστωσαν ότι μια πρωτεΐνη που παράγεται στο ανθρώπινο σώμα θα μπορούσε να καταπολεμήσει αυτό το πρόβλημα.

Όταν τα βακτήρια συλλέγονται σε μια επιφάνεια, σχηματίζουν ένα προστατευτικό στρώμα που ονομάζεται βιοφίλμ. Αυτά τα βιοφίλμ κρατιούνται μαζί με ένα ικρίωμα που αποτελείται από μια πρωτεΐνη που ονομάζεται αμυλοειδές παράγει τα ίδια τα βακτηρίδια. Το βακτηριακό αμυλοειδές είναι παρόμοιο με τη δομή που επιρεάζει τους νευρώνες του ανθρώπινου εγκεφάλου με τη νόσο  Alzheimer, διαταράσσοντας την ικανότητα του ατόμου να σχηματίζει και να ανακαλεί τις μνήμες.

Στην περίπτωση των βακτηρίων που βρίσκονται  σε ένα προσθετικό, τα βιοφίλμ προστατεύουν την αποικία των βακτηρίων από το περιβάλλον της, συμπεριλαμβανομένων των αντιβιοτικών που μπορεί να συνταγογραφήσει ένας γιατρός για να επιτεθούν στη μόλυνση. Σε μια νέα μελέτη, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι μια πρωτεΐνη που παράγεται από ανθρώπους που ονομάζεται τρανσθυρετίνη, ή TTR, μπορεί να καταστείλει τον σχηματισμό αμυλοειδούς και βιοφίλμ σε Ε. Coli, ένα κοινό βακτηριακό στέλεχος που βρίσκεται στους ανθρώπους.

TTR

Η ομάδα, η οποία περιλαμβάνει τον Matthew Chapman, καθηγητή UM της μοριακής, κυτταρικής και αναπτυξιακής βιολογίας, τον Joel Buxbaum, καθηγητή της μοριακής ιατρικής με TSRI και ο κύριος συγγραφέας Neha Jain, μεταδιδακτορικός συνεργάτης στο εργαστήριο Chapman, δημοσίευσαν τα αποτελέσματά τους στα Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών.

Μία από τις σημαντικότερες επιπτώσεις στην υγεία για τα βιοφίλμ είναι οι καθετήρες. Σε οποιοδήποτε είδος συσκευής που προσπαθείτε να βάλετε σε έναν άνθρωπο, θα σχηματιστεί ένα βιοφίλμ, δήλωσε ο Chapman, καθηγητής της μοριακής, κυτταρικής και αναπτυξιακής βιολογίας. Αυτό είναι ένα τεράστιο πρόβλημα επειδή όταν ο άνθρωπος είναι καθετηριασμένος για λίγες μόνο ημέρες, τα βακτηρίδια μπορούν να σχηματίσουν βιολογικές ταινίες στη συσκευή, πράγμα που μπορεί να οδηγήσει σε σοβαρές λοιμώξεις.

Η ομάδα μελέτησε τον τρόπο αλληλεπίδρασης του TTR με ένα στέλεχος του Ε. Coli που βρέθηκε στις λοιμώξεις του ουροποιητικού συστήματος. Σε UTIs, το βακτηριακό στέλεχος εγκαθίσταται στην ουροδόχο κύστη, σχηματίζοντας κοινότητες βιοφίλμ. Τα βακτήρια σε ένα βιοφίλμ επικαλύπτουν τον εαυτό τους σε μια στρώση από αμυλοειδείς ίνες που βοηθούν στην προστασία τους από τους στρεσογόνους παράγοντες στο περιβάλλον. Τα αμυλοειδή του Ε. Coli αποτελούνται από μια πρωτεΐνη που ονομάζεται CsgA.

Όταν οι ερευνητές μείωναν καθαρό TTR και CsgA, το CsgA δεν μπορούσε να παράγει προστατευτικά αμυλοειδή. Η κατάργηση της βασικής άμυνας ενός βακτηριδίου από το περιβάλλον του θα μπορούσε να επιτρέψει στον οργανισμό να καταπολεμήσει αποτελεσματικότερα τη λοίμωξη.

Ο Buxbaum, ο οποίος έχει μελετήσει εδώ και καιρό το TTR, επεσήμανε ότι υπό ορισμένες συνθήκες το TTR μπορεί να σχηματίσει ίδιες αμυλοειδείς ίνες και αυτό θα μπορούσε να είναι αυτό που δίνει στην TTR τα δομικά χαρακτηριστικά για να διακόψει τον σχηματισμό αμυλοειδούς από άλλες πρωτεΐνες, όπως το CsgA.

“Είναι πιο εύκολο να σπάσετε μεμονωμένα μπαστούνια παρά μια δέσμη. Ομοίως, οι βακτηριακές λοιμώξεις μπορούν να αντιμετωπιστούν αποτελεσματικότερα εάν τα βακτηρίδια δεν συγκρατούνται μαζί σε βιοφίλμ », δήλωσε ο Jain. «Βρήκαμε ότι το TTR μπορεί να αποτρέψει το σχηματισμό βιοφίλμ σε ένα ουροπαθογόνο στέλεχος Ε. Coli καθώς και άλλα βακτηριακά στελέχη”.

Ο Buxbaum, ο οποίος έχει μελετήσει εδώ και καιρό το TTR, επεσήμανε ότι υπό ορισμένες συνθήκες το TTR μπορεί να σχηματίσει ίδιες αμυλοειδείς ίνες και αυτό θα μπορούσε να είναι αυτό που δίνει στην TTR τα δομικά χαρακτηριστικά για να διακόψει τον σχηματισμό αμυλοειδούς από άλλες πρωτεΐνες, όπως το CsgA.

Περίπου ένα στα 100 άτομα που λαμβάνουν αντικαταστάσεις ισχίου ή γόνατος εμφανίζουν λοίμωξη, σύμφωνα με την Αμερικανική Ακαδημία Ορθοπαιδικών Χειρουργών. Μια μελέτη του 2001 διαπίστωσε ότι 95% των λοιμώξεων του ουροποιητικού συστήματος σε ασθενείς με κρίσιμη νόσο εντοπίστηκαν πίσω στους καθετήρες τους, ενώ το 87%  των λοιμώξεων από το αίμα προήλθε από ένα εγκατεστημένο αγγειακό καθετήρα και το 86% των περιπτώσεων πνευμονίας συνδέθηκαν με ένα μηχανικό αναπνευστήρα.

“Είναι πιθανό ότι τα προϊόντα που παράγονται ή βασίζονται σε αυτές τις αλληλεπιδράσεις πρωτεΐνης θα μπορούσαν να μειώσουν αυτό το πρόβλημα στην ιατρική, ότι τα βιοφίλμ σχηματίζονται σε πολλές τεχνητές επιφάνειες που εμφυτεύονται μέσα στο σώμα”, δήλωσε ο Buxbaum. 

“Η ιδέα είναι ότι μπορούμε να εμποτίσουμε αυτές τις επιφάνειες με αυτήν την πρωτεΐνη έτσι ώστε να μην μπορούν να σχηματίσουν αυτά τα βιοφίλμ και να διευκολύνουν τη θεραπεία αυτών των μολύνσεων με αντιβιοτικά”.

Ο Chapman και ο Buxbaum λένε ότι η εφαρμογή αυτού του είδους θα απαιτήσει περισσότερη έρευνα, αλλά το σημαντικό είναι ότι θα μπορούσε να βοηθήσει στην πρόληψη λοιμώξεων στα εμφυτεύματα καθώς και στην αντοχή στα αντιβιοτικά.

“Εάν μπορούσατε να στοχεύσετε σε αυτή την αντίσταση, ο  ξενιστής  μπορεί να είναι σε θέση να καθαρίσει τη μόλυνση”, δήλωσε ο Chapman.

“μπορεί επίσης να συνταγογραφήθούν χαμηλότερες δόσεις αντιβιοτικών ή να μειωθεί η διάρκεια χρήσης τους, κάτι που θα ήταν πολύ ευχάριστο”.