Bakterier utvecklar inte bara resistens mot antibiotika, de kan också plocka upp det från sina rivaler. I en färsk publikation i Cellrapporter , forskare från Biozentrum vid universitetet i Basel har visat att vissa bakterier injicerar en giftig cocktail i sina konkurrenter som orsakar celllys och död. Sedan, genom att integrera det frigjorda genetiska materialet, som också kan bära läkemedelsresistensgener, rovdjurscellen kan förvärva antibiotikaresistens.

Den frekventa och ibland slarviga användningen av antibiotika leder till en allt snabbare spridning av resistens. Sjukhus är ett särskilt hot spot för detta. Patienter introducerar inte bara en mängd olika patogener, som kanske redan är resistenta men också, på grund av användningen av antibiotika för att bekämpa infektioner, sjukhus kan vara en plats där antimikrobiell resistens kan utvecklas och överföras från patogen till patogen. En av dessa typiska sjukhusbakterier är bakterien Acinetobacter baumannii. Det är också känt som "Iraq bug" eftersom multiresistenta bakterier av denna art orsakade allvarliga sårinfektioner hos amerikanska soldater under Irakkriget.

Multiresistenta bakterier på grund av genutbyte

Uppkomsten och spridningen av multidrogresistens kan tillskrivas, bland annat, till vissa bakteriers speciella färdigheter:För det första, de bekämpar sina konkurrenter genom att injicera dem med en cocktail av giftiga proteiner, så kallade effektorer, använder typ VI sekretionssystem (T6SS), en giftspruta. Och för det andra, de kan ta upp och återanvända det frigjorda genetiska materialet. I modellorganismen Acinetobacter baylyi, en nära släkting till Irakbuggan, Prof. Marek Baslers team vid Biozentrum vid universitetet i Basel, har nu identifierat fem olika verkande effektorer. "Några av dessa giftiga proteiner dödar bakteriekonkurrensen mycket effektivt, men förstör inte cellerna, " förklarar Basler. "Andra skadar cellhöljet allvarligt, vilket leder till lys av den attackerade bakterien och därmed frisättning av dess genetiska material."

Rovdjursbakterierna tar upp de frigjorda DNA-fragmenten. Om dessa fragment bär vissa läkemedelsresistensgener, det specifika motståndet kan tilldelas den nya ägaren. Som ett resultat, antibiotikan är inte längre effektiv och bakterien kan fortplanta sig i stort sett ostört.

Patogener med sådana förmågor är ett stort problem på sjukhus, eftersom de genom kontakt med andra resistenta bakterier kan ackumulera resistens mot många antibiotika – bakterierna blir multiresistenta. I värsta fall, antibiotikabehandlingar är inte längre effektiva, sålunda blir sjukhusinfektioner med multiresistenta patogener ett dödligt hot mot patienter.

Giftiga proteiner och antitoxiner

"T6SS, samt en uppsättning olika effektorer, kan också hittas i andra patogener som de som orsakar lunginflammation eller kolera, " säger Basler. Intressant nog, inte alla effektorer är tillräckliga för att döda målcellen, eftersom många bakterier har utvecklat eller förvärvat antitoxiner-så kallade immunitetsproteiner. "Vi har också kunnat identifiera motsvarande immunitetsproteiner för de fem toxiska effektorerna i rovdjurscellerna. För bakterierna är det absolut vettigt att producera inte bara ett enda toxin, men en cocktail av olika gifter med olika effekter, "säger Basler." Detta ökar sannolikheten för att rivalerna framgångsrikt kan elimineras och i vissa fall också lyseras för att släppa sitt DNA. "

Erövring av nya miljönischer

Antibiotika och antimikrobiell resistens har funnits länge. De utvecklades genom samexistens av mikroorganismer och gjorde det möjligt för bakterier att försvara sig mot fiender eller eliminera konkurrenter. Detta är ett av sätten på vilka bakterier kan erövra och kolonisera nya miljönischer. Med användning av antibiotika i medicin, dock, den naturliga förmågan att utveckla resistens har blivit ett problem. Detta ställer forskare inför utmaningen att ständigt utveckla nya antibiotika och bromsa spridningen av läkemedelsresistens.