Kolistyna jest tak dobrą bronią przeciw bakteriom, ponieważ łatwo wnika do ich komórek i zaburza strukturę ich błony komórkowej. Zwiększa jej przepuszczalność, błona pęka jak balonik, zawartość rozlewa się i bakteria ginie.

Dwie epidemie zagrażają pacjentom

W wielu przypadkach kolistyna jest jedynym skutecznym środkiem do zwalczenia groźnych infekcji krwi wywołanych przez bakterie Escherichia coli. Lekarze używają jej także w przypadku, gdy płuca osób podłączonych do respiratorów zaatakowała pałeczka ropy błękitnej (Pseudomonas aeruginosa) albo żyjąca w glebie i wodzie Acinetobacter baumannii. Te dwie bakterie stanowią ostatnio duże zagrożenie na oddziałach dla pacjentów z COVID-19.

Nie ma wątpliwości, że wraz z pandemią koronawirusa mamy do czynienia z równoległą, często dotyczącą tych samych pacjentów, epidemią wywołaną przez lekooporne bakterie. Już rok temu zauważano, że wśród losowo wybranych 2000 pacjentów covidowych z całego świata aż 72 proc. trzeba było podawać leki przeciwbakteryjne. 

Jak przebić dwie błony za jednym zamachem

Tymczasem mechanizm działania wynalezionej w 1947 roku kolistyny nie był do niedawna dokładnie poznany. Efekty przyniosło dopiero zastosowanie współczesnej techniki badawczej. Wyniki doświadczeń naukowców z brytyjskiego Imperial College opublikowane w czasopiśmie „eLife” mogą też pomóc w ulepszeniu kolistyny, tak by stała się jeszcze skuteczniejsza w zabijaniu bakterii.

Wspomniane wcześniej superbakterie należą do tzw. bakterii Gram-ujemnych. Ich komórki są chronione przez dwie błony komórkowe: zewnętrzną i wewnętrzną. Kolistyna zabija bakterię, przebijając obie warstwy. Dotąd wiedziano jedynie, że tę zewnętrzną niszczy, celując w substancję zwaną endotoksyną LPS (to skrót od lipopolisacharydu). Tajemnicą pozostawało, w jaki sposób antybiotyk osłabia i przebija wewnętrzną błonę komórkową.

Zaskakujące wyniki badań nad kolistyną

LPS to składnik błony komórkowej bakterii Gram-ujemnych i cyjanobakterii. Występuje w dużej ilości w pierwszej membranie chroniącej wnętrze komórek bakteryjnych, ale w drugiej jest go mało. Wydawało się, że kolistyna niszczy wewnętrzną błonę komórkową, stosując inny mechanizm. Okazało się jednak, że robi dokładnie to samo - "wyszukuje" nawet śladowe ilości LPS. Dowiódł tego zespół naukowców kierowany przez dr. Andrew Edwardsa z wydziału chorób zakaźnych Imperial College.

- Wydawałoby się, że to oczywiste, że kolistyna niszczy obie błony w taki sam sposób. Niemniej zawsze zakładano, że jest inaczej. Po prostu w tej drugiej jest tak mało LPS, że nie wydawało się to możliwe. Dlatego z początku byliśmy dość sceptyczni wobec uzyskanych wyników. Gdy jednak przez chemiczną modyfikację zmieniliśmy zawartość LPS w błonie wewnętrznej, mogliśmy dokładnie pokazać, jak ten antybiotyk zabija bakterię – wyjaśnia dr Edwards.

Szansa na większą skuteczność leczenia

Kolejnym krokiem było użycie „dopalacza” zwiększającego wydajność kolistyny. W doświadczeniach na cel wzięto wspomnianą pałeczkę ropy błękitnej. Wykorzystano przy tym stworzony do walki z tą konkretną bakterią eksperymentalny antybiotyk o nazwie murepavadin. Blokuje on transport LPS, co powoduje jego nagromadzenie w wewnętrznej błonie komórkowej. To z kolei ułatwia kolistynie przedziurawienie tej błony.

Murepavadin zostanie wkrótce dopuszczony do testów klinicznych. Jeżeli zakończą się sukcesem, możliwe stanie się używanie go w duecie z kolistyną do zwalczania szerszego spektrum infekcji bakteryjnych. Szczególnie groźne są te, na które narażeni są pacjenci szpitali. Według Najwyższej Izby Kontroli w polskich szpitalach ulega zakażeniom bakteryjnym 5 proc. pacjentów, a pracownicy medyczni i sami pacjenci są źródłem około 80 proc. infekcji.

Problem z lekoopornymi superbakteriami wywołany został przez nadużywanie antybiotyków. W ostatnich latach przybiera na sile, a nowych antybiotyków wciąż brakuje. Dlatego sięga się po sprawdzone metody.  

 – Antybiotykowy kryzys narasta. Kolistyna zyskuje na znaczeniu jako ostatnia linia obrony dla pacjentów zaatakowanych przez superbakterie. Wyjaśniając mechanizm działania starego, sprawdzonego antybiotyku możemy opracować nowe i skuteczniejsze metody zabijania bakterii, skutecznie wzmacniając nasz arsenał – przekonuje Akshay Sabnis, główny autor badania.

Źródła: eLife, Imperial College London.