Onderzoekers hebben bewijs van een andere methode die bacteriën gebruiken om antibiotica te voorkomen. Sirirat / Shutterstock
Het wijdverbreide gebruik van antibiotica is grotendeels te wijten aan de opkomst van antibioticaresistente bacteriën, die dat momenteel is een van de grootste bedreigingen tot wereldwijde gezondheid. Niet alleen veroorzaakt antibioticaresistentie al een geschatte 700,000 sterfgevallen per jaar, het heeft ook talloze infecties gemaakt, waaronder longontsteking, tuberculose en gonorroe, moeilijker te behandelen. Zonder te weten hoe te voorkomen dat bacteriën antibioticaresistentie ontwikkelen, wordt voorspeld dat te voorkomen ziekten kunnen veroorzaken 10m sterfgevallen per jaar door 2050.
Enkele manieren waarop bacteriën resistent worden tegen antibiotica is door veranderingen in het genoom van de bacterie. Bacteriën kunnen bijvoorbeeld de antibiotica wegpompen of ze kunnen de antibiotica afbreken. Ze kunnen ook stoppen met groeien en delen, waardoor ze moeilijk te herkennen zijn voor het immuunsysteem.
Echter, ons onderzoek heeft zich gericht op een andere weinig bekende methode die bacteriën gebruiken om antibioticaresistent te worden. We hebben direct aangetoond dat bacteriën in het menselijk lichaam 'van vorm kunnen veranderen' om te voorkomen dat ze het doelwit worden van antibiotica - een proces dat geen genetische veranderingen vereist om de bacteriën te laten groeien.
Vrijwel alle bacteriën zijn omgeven door een structuur die de celwand wordt genoemd. De muur is als een dikke jas die beschermt tegen omgevingsstress en voorkomt dat de cel barst. Het geeft bacteriën een regelmatige vorm (bijvoorbeeld een staaf of een bol) en helpt hen efficiënt te delen.
Menselijke cellen bezitten geen celwand (of 'jas'). Hierdoor is het voor het menselijk immuunsysteem gemakkelijk om bacteriën als een vijand te herkennen omdat de celwand merkbaar anders is. En omdat de celwand bestaat in bacteriën, maar niet in mensen, is het een uitstekend doelwit voor enkele van onze beste en meest gebruikte antibiotica, zoals penicilline. Met andere woorden, antibiotica gericht op de muur kunnen bacteriën doden zonder ons schade te berokkenen.
Bacteriën kunnen echter af en toe overleven zonder hun celwand. Als de omringende omstandigheden de bacteriën kunnen beschermen tegen barsten, kunnen ze veranderen in zogenaamde "L-vormen", dit zijn bacteriën die geen celwand hebben. Deze bacteriën zijn in 1935 ontdekt door Emmy Klieneberger-Nobel, die ze heeft vernoemd naar het Lister Institute waar ze destijds aan het werk was.
In een laboratorium gebruiken we vaak suiker om een geschikte beschermende omgeving te creëren. In het menselijk lichaam wordt deze vormverandering meestal veroorzaakt door antibiotica die zich richten op de celwand van de bacterie of bepaalde immuunmoleculen - zoals lysozyme, een molecuul dat in onze tranen aanwezig is en ons helpt beschermen tegen bacteriële infecties.
Bacteriën zonder celwand worden vaak kwetsbaar en verliezen hun normale vorm. Ze worden echter ook gedeeltelijk onzichtbaar voor ons immuunsysteem en volledig resistent tegen alle soorten antibiotica die specifiek op de celwand zijn gericht.
Wetenschappers vermoedden al lang dat L-vormwisseling zou kunnen bijdragen aan terugkerende infecties door bacteriën te helpen zich te verbergen voor het immuunsysteem en weerstand te bieden aan de antibiotica. Het was echter moeilijk om bewijs voor deze theorie te vinden vanwege de ongrijpbare aard van L-vormen en het ontbreken van geschikte methoden om ze te detecteren.
Kijken hoe bacteriën van vorm veranderen
Onze studie, gepubliceerd in Nature Communications, specifiek gekeken naar bacteriesoorten geassocieerd met recidiverende urineweginfecties (UTI's). Het bleek dat veel verschillende bacteriesoorten - waaronder E. coli en Enterococcus - kan inderdaad overleven als L-vormen in het menselijk lichaam. Dit is iets dat nog nooit direct is bewezen. We konden deze stiekeme bacteriën detecteren met behulp van fluorescerende sondes die bacterieel DNA herkennen.
We testten urinemonsters van oudere patiënten met terugkerende urineweginfecties door ze in een petrischaal met veel suikers te laten groeien. Niet alleen heeft deze omgeving bacteriën helpen beschermen tegen barsten, het isoleerde ook de L-vormige bacteriën die in deze monsters aanwezig waren. In een apart experiment konden we het hele proces zien plaatsvinden in levende zebravisembryo's in aanwezigheid van antibiotica.
Nadat het antibioticum was verwijderd, transformeerden de bacteriën terug van L-vormen naar hun normale vorm met celwanden. (Met dank aan Newcastle University, UK)
Belangrijk is dat onze studie aantoont dat antibiotica moeten worden getest in omstandigheden die het menselijk lichaam beter weerspiegelen. Degenen die momenteel in het medisch laboratorium worden gebruikt, bieden onvoldoende bescherming voor delicate L-vormen om te overleven.
Voordat we volledig kunnen begrijpen hoe belangrijk L-vormomschakeling is vergeleken met andere vormen van antibioticaresistentie, is verder onderzoek met meer patiënten nodig. Het is ook belangrijk om te onderzoeken welke rol L-vormen kunnen spelen bij andere terugkerende infecties, zoals sepsis of longinfecties.
Tot nu toe was onderzoek naar L-vormen een controversieel veld, maar onze hoop is dat deze bevindingen meer onderzoek naar L-vormen in ziektesituaties zullen motiveren. Onze hoop is dat deze bevindingen zullen helpen een manier te vinden om deze stiekeme bacteriën uit ons lichaam te verwijderen. Het combineren van actieve antibiotica voor de celwand met middelen die L-vormen zouden doden, zou een oplossing kunnen zijn voor het bestrijden van antibioticaresistente infecties.
Onze strijd tegen bacteriën is aan de gang. Als we nieuwe strategieën bedenken om ze te bestrijden, bedenken ze manieren om terug te vechten. Onze studie belicht nog een andere manier waarop bacteriën zich aanpassen, waarmee we rekening moeten houden in onze voortdurende strijd tegen infectieziekten.
Over de auteur
Katarzyna Mickiewicz, Newcastle University Research Fellow, Newcastle University
Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees de originele artikel.
Related Books:
Het lichaam houdt de score bij: Brain Mind and Body in the Healing of Trauma
door Bessel van der Kolk
Dit boek onderzoekt de verbanden tussen trauma en fysieke en mentale gezondheid en biedt inzichten en strategieën voor genezing en herstel.
Klik voor meer info of om te bestellen
Adem: de nieuwe wetenschap van een verloren kunst
door James Nestor
Dit boek verkent de wetenschap en praktijk van ademhalen en biedt inzichten en technieken voor het verbeteren van de fysieke en mentale gezondheid.
Klik voor meer info of om te bestellen
De plantenparadox: de verborgen gevaren van 'gezond' voedsel dat ziekten en gewichtstoename veroorzaakt
door Steven R. Gundry
Dit boek onderzoekt de verbanden tussen voeding, gezondheid en ziekte en biedt inzichten en strategieën om de algehele gezondheid en het welzijn te verbeteren.
Klik voor meer info of om te bestellen
De immuniteitscode: het nieuwe paradigma voor echte gezondheid en radicale antiveroudering
door Joël Greene
Dit boek biedt een nieuw perspectief op gezondheid en immuniteit, gebaseerd op principes van epigenetica en biedt inzichten en strategieën voor het optimaliseren van gezondheid en veroudering.
Klik voor meer info of om te bestellen
De complete gids voor vasten: genees uw lichaam door middel van intermitterend, afwisselende dagen en langdurig vasten
door dr. Jason Fung en Jimmy Moore
Dit boek onderzoekt de wetenschap en praktijk van vasten en biedt inzichten en strategieën voor het verbeteren van de algehele gezondheid en welzijn.
