Como as bactérias 'agem como uma' para escapar dos antibióticos
Nova pesquisa amplia Pseudomonas aeruginosa para descobrir uma estratégia que as bactérias resistentes aos medicamentos usam para evitar os antibióticos. As descobertas podem ajudar a tornar os antibióticos mais eficazes.
Jean-Louis Bru, do departamento de biologia molecular e bioquímica da Universidade da Califórnia, em Irvine, é o primeiro autor do novo estudo, que aparece no Journal of Bacteriology.
Bru e colegas concentraram seus esforços de pesquisa em Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa), um tipo de bactéria que ataca principalmente as pessoas com fibrose cística.
A fibrose cística é uma doença respiratória hereditária em que os pulmões produzem mais muco do que deveriam. Afeta cerca de 30.000 pessoas nos Estados Unidos.
P. aeruginosa também está presente em ambientes de saúde, e a bactéria pode se espalhar através de água, solo, mãos, equipamentos e outras superfícies contaminados. A bactéria pode causar infecções pós-operatórias no sangue ou em outras partes do corpo, além de causar pneumonia.
P. aeruginosa é um dos tipos de bactérias mais perigosos.
No contexto da crise de saúde pública que é a resistência aos antibióticos, a Organização Mundial da Saúde (OMS) colocou P. aeruginosa na lista de “patógenos prioritários” - isto é, as 12 bactérias que são mais perigosas para a saúde humana porque se tornaram resistentes aos medicamentos que os médicos normalmente usam para combatê-las.
A OMS dividiu essas 12 bactérias em prioridade "crítica", "alta" e "média", listando P. aeruginosa como crítico devido à sua resistência ao grupo de antibióticos chamados carbapenêmicos.
Apenas 2 semanas atrás, os Centros para Controle e Prevenção de Doenças (CDC) também consideraram P. aeruginosa uma “ameaça séria”, colocando-o em sua lista de patógenos de alta prioridade.
Neste quadro mais amplo, pesquisas como o estudo que Bru e colegas conduziram são cruciais para entender os mecanismos de defesa das bactérias e combater infecções de maneira mais eficaz.
As bactérias agem como "um organismo unido"
No novo estudo, os pesquisadores examinaram o crescimento e a disseminação de bactérias em placas de Petri, recriando um ambiente semelhante ao das membranas mucosas que permitem P. aeruginosa para ter sucesso na fibrose cística.
Aqui, a equipe testou o efeito dos antibióticos e bacteriófagos na “enxameação”, que é a capacidade que as bactérias têm de se mover coletivamente. Bacteriófagos são vírus que infectam e atacam bactérias de dentro.
Misturando o antibiótico gentamicina com P. aeruginosa os enxames revelaram que as bactérias enviam sinais às bactérias da mesma espécie, alertando-as do perigo e permitindo-lhes evitá-lo.
O Pseudomonas bactérias fazem isso secretando o Pseudomonas molécula de sinalização de quinolona (PQS), escrevem os autores. Eles explicam: “Esses mecanismos têm o efeito geral de limitar a infecção a uma subpopulação, o que promove a sobrevivência da população em geral”.
A coautora do estudo Nina Molin Høyland-Kroghsbo, professora assistente no departamento de veterinária e ciências animais da Universidade de Copenhagen, na Dinamarca, comenta os experimentos e suas descobertas.
“Podemos ver no laboratório que as bactérias simplesmente nadam em torno da‘ área perigosa ’com antibióticos ou bacteriófagos. Quando eles recebem o sinal de alerta de seus co-específicos, você pode ver no microscópio que eles estão se movendo em um círculo organizado ”, diz o pesquisador, referindo-se ao movimento de enxame.
“É um mecanismo de sobrevivência inteligente para a bactéria”, continua ela. “Se acontecer de as bactérias usarem a mesma manobra evasiva ao infectar humanos, isso pode ajudar a explicar por que algumas infecções bacterianas não podem ser tratadas de forma eficaz com antibióticos”.
“É muito fascinante para nós ver como as bactérias se comunicam e mudam o comportamento para que toda a população bacteriana sobreviva. Você quase pode dizer que eles agem como um organismo unido. ”
Nina Molin Høyland-Kroghsbo
Abrindo caminho para antibióticos mais eficazes
Em um editorial vinculado, Julia C. van Kessel comenta sobre a importância das descobertas, dizendo que P. aeruginosaA capacidade de afetar o comportamento de um grupo, como enxamear em resposta ao estresse, é uma descoberta "única". Isso levou os autores do estudo a cunhar o termo “resposta coletiva ao estresse”, escreve van Kessel.
Os autores do estudo também comentam sobre as maneiras pelas quais suas descobertas podem ajudar a enfrentar a crise de resistência aos antibióticos.
Embora haja muito mais trabalho a fazer antes que as descobertas levem ao desenvolvimento de tratamentos úteis, a próxima etapa da pesquisa será encontrar maneiras de interferir na sinalização PQS da bactéria.
As descobertas “[abrem] o caminho para o uso de drogas na tentativa de evitar que o sinal de alerta seja enviado em primeiro lugar”, diz Nina Molin Høyland-Kroghsbo.
“Alternativamente, você poderia projetar substâncias que podem bloquear o sinal de ser recebido por outras bactérias, e isso pode tornar o tratamento com antibióticos ou vírus bacteriófagos mais eficaz”, acrescenta o pesquisador.
“As infecções por esse tipo de bactéria são um grande problema em todo o mundo, com muitas hospitalizações e mortes. É por isso que estamos realmente satisfeitos em poder contribuir com novos conhecimentos que podem ser usados para combater essas bactérias. ”
Nina Molin Høyland-Kroghsbo
