Kolistyna dziurawi bakterie. Naukowcy wiedzą, jak ulepszyć ten antybiotyk

Dopiero po ponad 70 latach naukowcy w pełni zrozumieli mechanizm działania kolistyny – antybiotyku ostatniej szansy dla zakażonych superbakteriami. Znaleźli też sposób, by ten lek stał się jeszcze skuteczniejszy.
Kolistyna dziurawi bakterie. Naukowcy wiedzą, jak ulepszyć ten antybiotyk

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.