Pacientul a ajuns la spital cu ceea ce arăta ca o infecție bacteriană fără scurgere. Dar apoi, lucrurile s-au transformat mult mai grav: Pacientul a dezvoltat o infecție „cu mâncare din carne” care a necesitat în cele din urmă amputația ambelor brațe și a ambelor picioare.
Ce a determinat infecția să se rotească de sub control? S-a dovedit că nu era o infecție cu un singur tip de bacterii, ci mai degrabă un mashup de patru tulpini diferite ale aceleiași specii.
Acum, oamenii de știință știu exact modul în care aceste tulpini bacteriene colaborează pentru a decima țesuturile din organism, după cum se raportează într-un nou studiu. Iar descoperirile pot avea implicații pentru tratarea acestor așa-numite infecții „polimicrobiene”.
În cazul recent, Dr. Ashok Chopra, profesor de microbiologie și imunologie la Filiala Medicală a Universității din Texas și colegii săi au găsit patru tulpini distincte ale aceleiași specii bacteriene, cunoscute sub numele de Aeromonas hydrophila, la pacientul infectat. Împreună, microbii au lansat un atac mai letal decât orice tulpină individuală ar fi putut orchestra singură.
Studiul, publicat pe 11 noiembrie în jurnalul Proceedings of the National Academy of Sciences, sugerează că trei dintre tulpinile bacteriene permit celui de-al patrulea să intre în fluxul sanguin și să depună deșeuri în țesuturile din tot corpul. A. hidrofila este o cauză rară a infecțiilor care consumă carne, dar Chopra a speculat că alte bacterii care consumă carne, cum ar fi E coli, poate utiliza, de asemenea, o strategie similară de atac. Cu toate acestea, ar fi nevoie de mai multe cercetări pentru a arăta acest lucru, a spus el.
„Ar putea să toxine diferite ... dar pot avea conversații similare între diferite tulpini”, a spus Chopra. „La sfârșitul zilei, văd că aceasta are implicații mult mai largi în setările clinice”.
Mai multi microbi
Când pacientul infectat a fost internat la spital, medicii au folosit diagnostice tradiționale pentru a determina care este agentul patogen de vină. Au identificat A. hidrofila, un microb care se găsește în mod obișnuit în mediile de apă dulce și salbatică, de la lacuri până la râuri până la apa potabilă, conform site-ului de referință clinic UpToDate. Când este ingerat, germenul poate provoca diaree sau poate infecta țesuturile moi din corp. Dar cand A. hidrofila intră într-o rană deschisă, poate surveni o boală îngrozitoare numită „fasciită necrotizantă”.
Infecția rară intră rapid și ucide țesuturile conjunctive în tot corpul, lăsând persoana afectată vulnerabilă la insuficiența și moartea organelor, potrivit Organizației Naționale pentru Tulburări Rare. Infecția consumată de carne trebuie tratată rapid cu antibiotice sau chirurgie, așa cum a fost cazul pacientului din noul studiu. În cele din urmă, doar o amputație patrupedă ar putea salva pacientul de microbii care se răresc.
Diagnosticul inițial al pacientului nu a dezvăluit de ce infecția a luat o întorsătură atât de bruscă și mortală. Testele de diagnostic tradiționale identifică diferite specii bacteriene bazate pe proteine și toxine pe care le produc bacteriile, a explicat Chopra, astfel încât nuanța cazului a fost ratată inițial. "Dar dacă tu la nivelul ADN-ului ... este o poveste complet diferită", a spus el.
În două studii anterioare, Chopra și coautorii săi au izolat probe bacteriene de la pacient și au analizat tot materialul genetic conținut în microbi. Analiza a relevat cele patru tulpini bacteriene distincte, denumite NF1 până la 4, care împreună au provocat infecția aproape fatală. Dar în mod remarcabil, atunci când opera în izolare, niciuna dintre cele patru tulpini nu a declanșat o infecție letală la modelele de șoarece. Pentru a afla cum interacționează microbii pentru a provoca infecții grave, autorii au modificat ADN-ul tulpinilor de bacterii și modelele de mouse infectate cu mai multe tulpini simultan. Modificând ADN-ul germenilor, oamenii de știință ar putea schimba arsenalul care ucide țesutul fiecăruia și pot determina ce arme au făcut infecția mixtă atât de letală.
Se dovedește că fiecare tulpină bacteriană are "arsenale diferite pentru a afecta gazda", a spus Chopra.
Trei dintre cele patru tulpini, NF2 până la NF4, conțin instrucțiuni genetice pentru a produce o toxină numită exotoxină A sau ExoA, care împiedică celulele infectate să construiască noi proteine. De la sine, aceste trei tulpini încă descompun țesutul muscular și obțin acces la fluxul sanguin, dar sistemul imunitar curăță rapid agentul patogen din organism.
Dimpotrivă, ultima dintre cele patru tulpini, NF1, pare mai puțin vulnerabilă la atacul imun, dar nu poate contura propriul ExoA. Când lucrează singur, microbul rămâne în mare parte izolat lângă locul infecției, blocat de pereții țesutului muscular. Aici intră în joc munca în echipă bacteriană. Când mai multe tulpini de A. hidrofila infectează corpul, tulpinile producătoare de ExoA dărâmă obstacolele musculare, permițând NF1 să meargă pe o rampă „mâncând carne”.
Interesant este că celelalte trei tulpini rămân puse lângă locul infecției, în timp ce NF1 preia conducerea și se ridică prin fluxul sanguin. Autorii au descoperit că NF1 produce de fapt o toxină unică care ucide nu numai țesuturile din corp, dar și celelalte tulpini de A. hidrofila; în sine însăși tulpina NF1 ține antidotul la propria otravă de casă.
Mai bune diagnostice?
Noile descoperiri pot avea implicații în căutarea de noi instrumente de diagnostic microbian, a spus Chopra. Atunci când medicii se gândesc la infecții mixte, ei se gândesc în mod obișnuit la infecții cauzate de două sau mai multe specii bacteriene complet distincte, a spus el. Dar cazul actual arată că diferite tulpini ale aceleiași specii pot face echipă și pentru a provoca boli, iar fiecare tulpină poate fi vulnerabilă la diferite tratamente cu antibiotice.
"Când tratăm cu un antibiotic dat, eliminăm un organism din organism", a declarat co-autorul Rita Colwell, microbiolog la Universitatea din Maryland, într-un comunicat. „Dar dacă există un alt organism care participă la infecție și acesta este, de asemenea, patogen, atunci orice tratament cu antibiotice care nu vizează, de asemenea, faptul că acest organism poate fi doar un teren pentru ca acesta să se înnebunească”.
Deși rar folosit pentru a diagnostica infecțiile astăzi, instrumentele genetice s-ar putea dovedi utile într-o zi pentru caracterizarea infecțiilor bacteriene complexe cauzate de mai multe tulpini de bacterii, a spus Chopra.
Dar nu toată lumea este de acord cu această predicție.
"Cred că va schimba tratamentul clinic al fasciitei necrotizante? Nu neapărat", a spus Live Science dr. Amesh Adalja, medic și expert în boli infecțioase la Universitatea Johns Hopkins din Baltimore, care nu a fost implicată în studiu.
Deoarece fasciita necrotizantă acționează atât de rapid, până când medicii identifică fiecare tulpină care provoacă infecția, poate fi "prea târziu pentru a face diferența", a spus Adalja. Identificarea diferitelor tulpini ar putea ajuta la îndrumarea tratamentului celor mai blândi A. hidrofila infecții, în cazul în care o combinație specială de bacterii ar putea agrava rezultatul, a spus el. Dar, așa cum este, aceste tulpini ar putea fi identificate doar cu „instrumente genetice sofisticate” care nu se găsesc de obicei în medii clinice.
Cu toate acestea, cercetarea elucidează modalitățile prin care mai multe tulpini bacteriene se pot uni pentru a se răspândi în corp, stârnind strâmbe, a spus Adalja. Ar fi interesant de investigat dacă mai multe bacterii comune folosesc aceleași strategii de răspândire a infecției în organism, a adăugat el.
