Mechanizmy prowadzące do nawrotów zakażenia układu moczowego pod lupą naszych naukowców

Komórki przetrwałe tolerują antybiotyki

Komórki przetrwałe to specjalny rodzaj komórek bakteryjnych, które potrafią przetrwać ataki układu odpornościowego oraz terapie antybiotykowe. Zjawisko to nazywane jest tolerancją na antybiotyki. W odróżnieniu od bakterii opornych, komórki te nie rosną w obecności antybiotyku, ale wchodzą w stan uśpienia i przeczekują leczenie.

Ponieważ komórki przetrwałe stanowią jedynie niewielką część całej populacji drobnoustrojów, są praktycznie niewykrywalne podczas leczenia antybiotykami. W konsekwencji może się wydawać, że infekcja została usunięta. Jednak po zakończeniu leczenia, powracają one do aktywnego trybu życia, rozmnażają się i tworzą nową populację bakterii co prowadzi do nawrotu choroby. Jest to problem nie tylko ze względu na zagrożenie dla zdrowia pacjenta, ale także dlatego, że nawrót infekcji prawdopodobnie będzie wymagał drugiego cyklu leczenia antybiotykami. W ten sposób komórki przetrwałe przyczyniają się także do rozwoju oporności na antybiotyki.

Zrozumienie mechanizmów leżących u podstaw uśpienia komórek przetrwałych

Prowadzone przez zespół ze Środowiskowego Laboratorium „Microbiota Lab”  badania dotyczą mechanizmów, które umożliwiają wyjście ze stanu uśpienia i wznowienie wzrostu przez komórki przetrwałe UPEC. 

W ramach projektu najpierw analizujemy proces neutralizacji specyficznych, wewnątrzkomórkowych toksyn. Wykorzystujemy do tego techniki pozwalające badać procesy zachodzące w komórkach podczas wznawiania wzrostu po traktowaniu antybiotykiem na poziomie pojedynczych komórek. Analizie poddawane są m.in. rola źródła węgla, poziom energii komórek przetrwałych oraz dynamika zmian w profilu ekspresji genów. Wyniki tej części projektu pozwolą zrozumieć procesy zachodzące w komórce, które są niezbędne z punktu widzenia wychodzenia ze stanu uśpienia przez komórki przetrwałe. 

Druga część badań realizowanych w projekcie dotyczy szczegółowej analizy interakcji gospodarz-patogen. W tym celu zbadamy proces wznawiania wzrostu komórek przetrwałych UPEC w zaawansowanym modelu hodowli komórek pęcherza moczowego, a także obecność komórek UPEC w ludzkiej mikrobiocie jelitowej ex vivo. Celem naszego zespołu jest zapewnienie kompletnego obrazu mechanizmów i sygnałów podczas interakcji gospodarz-patogen, które umożliwiają komórkom przetrwałym wyjście ze stanu uśpienia. Dzięki temu staniemy się bliżsi zrozumienia, co stoi u podstaw nawrotów ZUM. 

Projekt, pomimo iż jest ukierunkowany na badanie bakterii UPEC, opisuje podstawowe cechy cyklu życiowego komórek przetrwałych. Uzyskane wyniki będzie można zatem wykorzystać do opracowania nowych opcji leczenia - nie tylko nawrotowych zakażeń układu moczowego, ale także innych przewlekłych chorób bakteryjnych. 

Projekt „Więcej niż antybiotykooporność. Zrozumienie mechanizmów wznawiania wzrostu komórek przetrwałych uropatogennej E. coli.”, którego kierownikiem jest dr Marcin Równicki jest realizowany w Środowiskowym Laboratorium Microbiota Lab i we współpracy z Uniwersytetem Friedricha Schillera w Jenie.

Projekt dostał dofinansowanie w wysokości 897 984 zł w ramach konkursu SONATINA 7 Narodowego Centrum Nauki. 

Redakcja: Biuro Komunikacji i Promocji Uczelni
Fot. Michał Teperek; Biuro Komunikacji i Promocji Uczelni WUM