Pacient prišiel do nemocnice s tým, čo vyzeralo ako bežná bakteriálna infekcia. Ale potom sa situácia zmenila oveľa vážnejšie: U pacienta sa vyvinula infekcia „jesť mäso“, ktorá si nakoniec vyžadovala amputáciu oboch ramien a oboch nôh.
Čo spôsobilo, že sa infekcia vymkla spod kontroly? Ukázalo sa, že nejde o infekciu jedným typom baktérií, ale o mashup štyroch rôznych kmeňov toho istého druhu.
Vedci teraz presne vedia, ako tieto bakteriálne kmene spolupracujú pri zdecimovaní tkanív v tele, ako sa uvádza v novej štúdii. Zistenia môžu mať dôsledky na liečbu týchto takzvaných „polymikrobiálnych“ infekcií.
V poslednom prípade Dr. Ashok Chopra, profesor mikrobiológie a imunológie na University of Texas Medical Branch a jeho kolegovia našli štyri odlišné kmene rovnakého bakteriálneho druhu, známe ako Aeromonas hydrophila, u infikovaného pacienta. Mikróby spoločne zaútočili na smrteľnejšie útoky, ako by ich mohol zorganizovať každý kmeň.
Štúdia, publikovaná 11. novembra v časopise Proceedings of the National Academy of Sciences, naznačuje, že tri bakteriálne kmene umožňujú štvrtému vstúpiť do krvného obehu a ukladať odpad do tkanív celého tela. A. hydrophila je zriedkavou príčinou infekcií konzumujúcich mäso, ale Chopra špekuloval, že iné baktérie konzumujúce mäso, ako napr. E. coli, môžu tiež používať podobnú stratégiu útoku. Na to je však potrebný ďalší výskum, uviedol.
„Môžu mať rôzne toxíny ... ale môžu mať podobné„ krížové rozhovory “medzi rôznymi kmeňmi,“ povedal Chopra. „Na konci dňa vidím, že to má oveľa širšie dôsledky v klinickom prostredí.“
Viac mikróbov
Keď bol infikovaný pacient prijatý do nemocnice, lekári použili tradičnú diagnostiku na určenie toho, ktorý patogén má na vine. Identifikovali sa A. hydrophila, mikróby, ktoré sa bežne vyskytujú v sladkých a brakických prostrediach, od jazier po rieky až po pitnú vodu, podľa klinického referenčného miesta UpToDate. Pri požití môže klíčok spôsobiť hnačku alebo infikovať mäkké tkanivá v tele. Ale keď A. hydrophila vstúpi do otvorenej rany, môže nastať desivé ochorenie nazývané „nekrotizujúca fasciitída“.
Podľa Národnej organizácie pre zriedkavé poruchy zriedkavá infekcia rýchlo vstupuje do organizmu a zabíja spojivové tkanivá v celom tele, čo spôsobuje, že postihnutá osoba je zraniteľná voči zlyhaniu orgánov a smrti. Infekcia jesť mäso sa musí rýchlo liečiť antibiotikami alebo chirurgickým zákrokom, ako to bolo v prípade novej štúdie u pacienta. Nakoniec, iba štvornásobná amputácia mohla pacienta zachrániť pred rastúcimi mikróbmi.
Počiatočná diagnóza pacienta neodhalila dôvod, prečo sa infekcia tak náhle a smrteľne otočila. Tradičné diagnostické testy identifikujú rôzne bakteriálne druhy na základe proteínov a toxínov, ktoré baktérie produkujú, vysvetlil Chopra, takže nuansa prípadu bola spočiatku vynechaná. „Ale ak ste na úrovni DNA ... je to úplne iný príbeh,“ povedal.
V dvoch predchádzajúcich štúdiách Chopra a jeho spoluautori izolovali bakteriálne vzorky od pacienta a analyzovali všetok genetický materiál obsiahnutý v mikróboch. Analýza odhalila štyri odlišné bakteriálne kmene, označované ako NF1 až 4, ktoré spolu spôsobili takmer fatálnu infekciu. Ale pozoruhodné je, že pri operácii izolovane žiadny zo štyroch kmeňov nespôsobil smrteľnú infekciu na myších modeloch. Aby sa dozvedeli, ako mikróby interagujú, aby spôsobili závažnú infekciu, autori vylepšili DNA kmeňov baktérií a infikované myšacie modely viacerými kmeňmi naraz. Zmenou DNA baktérií môžu vedci vymeniť arzenál tkaniva, ktorý zabíja tkanivá, a určiť, ktoré zbrane spôsobili, že zmiešaná infekcia bola tak smrteľná.
Ukazuje sa, že každý bakteriálny kmeň má „rôzne arzenály, ktoré ovplyvňujú hostiteľa,“ povedal Chopra.
Tri zo štyroch kmeňov, NF2 až NF4, obsahujú genetické inštrukcie na produkciu toxínu nazývaného exotoxín A alebo ExoA, ktorý zabraňuje infikovaným bunkám vytvárať nové proteíny. Tieto tri kmene samy o sebe stále štiepia svalové tkanivo a získajú prístup do krvného riečišťa, ale imunitný systém z tela rýchlo odstráni patogén.
Na rozdiel od toho sa zdá, že posledný zo štyroch kmeňov, NF1, je menej náchylný na imunitný útok, ale nemôže si pripraviť svoj vlastný ExoA. Pri samostatnej práci zostáva mikrób zväčša izolovaný v blízkosti miesta infekcie a je blokovaný stenami svalového tkaniva. Tu prichádza do úvahy bakteriálna tímová práca. Keď je viac kmeňov A. hydrophila infikovať telo, kmene produkujúce ExoA strhávajú svalové prekážky, čo NF1 umožňuje pokračovať v „masovom stravovaní“.
Je zaujímavé, že ďalšie tri kmene zostávajú v blízkosti miesta infekcie, zatiaľ čo NF1 sa dostáva do vedenia a prudko stúpa krvným riečiskom. Autori zistili, že NF1 v skutočnosti vytvára jedinečný toxín, ktorý ničí nielen tkanivá v tele, ale aj ďalšie kmene A. hydrophila; kmeň NF1 sám o sebe drží protilátku proti svojmu jedu.
Lepšia diagnostika?
Nové zistenia môžu mať dopad na hľadanie nových mikrobiálnych diagnostických nástrojov, povedal Chopra. Keď lekári premýšľajú o zmiešaných infekciách, zvyčajne myslia na infekcie spôsobené dvoma alebo viacerými úplne odlišnými bakteriálnymi druhmi. Súčasný prípad však ukazuje, že rôzne kmene toho istého druhu sa môžu tiež spojiť, aby spôsobili ochorenie, a každý kmeň môže byť citlivý na rôzne antibiotické liečby.
„Keď liečime dané antibiotikum, z tela vylučujeme organizmus,“ uviedla vo vyhlásení spoluautorka Rita Colwell, mikrobiológka z University of Maryland. "Ale ak existuje iný organizmus, ktorý sa zúčastňuje na infekcii a ktorý je tiež patogénny, potom akákoľvek liečba antibiotikami, ktorá sa tiež nezameriava na tento organizmus, môže byť len čistou pôdou, aby mohol rásť ako blázon."
Aj keď sa dnes na diagnostikovanie infekcií zriedka používa, genetické nástroje sa niekedy môžu ukázať ako užitočné na charakterizáciu komplexných bakteriálnych infekcií spôsobených viac ako jedným kmeňom baktérií, uviedol Chopra.
Ale nie všetci súhlasia s touto predikciou.
„Myslím, že zmení klinickú liečbu nekrotizujúcej fasciitídy? Nie nevyhnutne,“ povedal Dr. Amesh Adalja, lekár a odborník na infekčné choroby na Johns Hopkins University v Baltimore, ktorý sa nezúčastnil na štúdii.
Keďže nekrotizujúca fasciitída pôsobí tak rýchlo, v čase, keď lekári určia každý kmeň spôsobujúci infekciu, môže byť „príliš neskoro na to, aby sa niečo zmenilo,“ uviedla Adalja. Identifikácia rôznych kmeňov by mohla pomôcť viesť liečbu miernejších A. hydrophila infekcie, pri ktorých by konkrétna kombinácia baktérií mohla zhoršiť výsledok. V súčasnom stave je však možné tieto kmene pozorovať iba pomocou „sofistikovaných genetických nástrojov“, ktoré sa zvyčajne v klinických podmienkach nenachádzajú.
Výskum však stále objasňuje spôsoby, akými sa môžu množiť viaceré bakteriálne kmene, ktoré sa môžu šíriť v tele, čo spôsobilo zmätok, uviedla Adalja. Bolo by zaujímavé preskúmať, či bežné baktérie využívajú rovnaké stratégie na šírenie infekcie v tele, dodal.
