Probiotika/Antibiotika-Kombination könnte arzneimittelresistente Bakterien ausrotten

Im Kampf gegen arzneimittelresistente Bakterien MIT-Forscher haben die Hilfe von nützlichen Bakterien in Anspruch genommen, die als Probiotika bekannt sind.

In einer neuen Studie Die Forscher zeigten, dass durch die Verabreichung einer Kombination aus Antibiotika und Probiotika, Sie könnten zwei Stämme von arzneimittelresistenten Bakterien ausrotten, die häufig Wunden infizieren. Um das zu erreichen, sie kapselten die probiotischen Bakterien in eine schützende Hülle aus Alginat ein, ein biokompatibles Material, das verhindert, dass die Probiotika durch das Antibiotikum abgetötet werden.

„Es gibt mittlerweile so viele Bakterien, die gegen Antibiotika resistent sind. was ein ernstes Problem für die menschliche Gesundheit darstellt. Wir glauben, dass ein Weg, sie zu behandeln, darin besteht, ein lebendes Probiotikum einzukapseln und es seine Arbeit machen zu lassen. " sagt Ana Jaklenec, ein Forscher am Koch-Institut für integrative Krebsforschung des MIT und einer der leitenden Autoren der Studie.

Wenn sich in zukünftigen Tests an Tieren und Menschen als erfolgreich erwiesen, die probiotische/antibiotische Kombination könnte in Wundauflagen eingearbeitet werden, wo es helfen könnte, infizierte chronische Wunden zu heilen, sagen die Forscher.

Robert Langer, der David H. Koch Institutsprofessor und Mitglied des Koch-Instituts, ist auch leitender Autor des Papiers, die in der Zeitschrift erscheint Fortgeschrittene Werkstoffe am 17. Oktober. Zhihao Li, ein ehemaliger MIT-Gastwissenschaftler, ist Hauptautor der Studie.

Bakterienkriege

Der menschliche Körper enthält Billionen von Bakterienzellen, viele davon sind von Vorteil. In manchen Fällen, Diese Bakterien helfen, Infektionen abzuwehren, indem sie antimikrobielle Peptide und andere Verbindungen absondern, die pathogene Bakterienstämme abtöten. Andere verdrängen schädliche Stämme, indem sie Nährstoffe und andere kritische Ressourcen aufnehmen.

Wissenschaftler haben zuvor die Idee getestet, Probiotika auf chronische Wunden anzuwenden. und sie hatten einige Erfolge in Studien an Patienten mit Verbrennungen, Li sagt. Jedoch, die probiotischen Stämme können normalerweise nicht alle Bakterien bekämpfen, die in einer infizierten Wunde vorkommen würden. Die Kombination dieser Stämme mit herkömmlichen Antibiotika würde dazu beitragen, mehr der pathogenen Bakterien abzutöten. aber das Antibiotikum würde wahrscheinlich auch die probiotischen Bakterien abtöten.

Das MIT-Team entwickelte eine Möglichkeit, dieses Problem zu umgehen, indem es die probiotischen Bakterien so einkapselte, dass sie durch das Antibiotikum nicht beeinträchtigt werden. Sie entschieden sich zum Teil für Alginat, weil es bereits in Verbänden für chronische Wunden verwendet wird. wo es hilft, Sekrete aufzunehmen und die Wunde trocken zu halten. Zusätzlich, Die Forscher fanden auch heraus, dass Alginat ein Bestandteil der Biofilme ist, die Bakteriencluster bilden, um sich vor Antibiotika zu schützen.

„Wir haben uns die molekularen Bestandteile von Biofilmen angeschaut und festgestellt, dass bei einer Pseudomonas-Infektion Alginat ist sehr wichtig für seine Resistenz gegen Antibiotika, " sagt Li. "Aber Bisher hat noch niemand diese Fähigkeit genutzt, um gute Bakterien vor Antibiotika zu schützen."

Für diese Studie, die Forscher entschieden sich für die Einkapselung eines kommerziell erhältlichen Probiotikums namens Bio-K+, die aus drei Stämmen von . besteht Lactobazillen Bakterien. Diese Stämme sind dafür bekannt, dass sie töten Methicillin-resistenter Staphylococcus aureus ( MRSA ). Der genaue Mechanismus, durch den sie dies tun, ist nicht bekannt, eine Möglichkeit besteht jedoch darin, dass die Krankheitserreger anfällig für die von den Probiotika produzierte Milchsäure sind. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass die Probiotika antimikrobielle Peptide oder andere Proteine ​​absondern, die die Krankheitserreger abtöten oder ihre Fähigkeit zur Bildung von Biofilmen stören.

Die Forscher lieferten die verkapselten Probiotika zusammen mit einem Antibiotikum namens Tobramycin, das sie unter anderen getesteten Antibiotika wählten, weil es Pseudomonas aeruginosa effektiv abtötet, ein weiterer Stamm, der häufig bei Wundinfektionen vorkommt. Wann MRSA und Pseudomonas aeruginosa, die in einer Laborschale wachsen, wurden der Kombination von eingekapseltem Bio-K+ und Tobramycin ausgesetzt, alle pathogenen Bakterien wurden abgetötet.

„Das war ein ziemlich drastischer Effekt, " sagt Jaklenec. "Es hat die Bakterien vollständig ausgerottet."

Als sie das gleiche Experiment mit unverkapselten Probiotika versuchten, die Probiotika wurden durch die Antibiotika abgetötet, erlauben die MRSA Bakterien zu überleben.

"Als wir nur eine Komponente verwendet haben, entweder Antibiotika oder Probiotika, sie konnten nicht alle Krankheitserreger ausrotten. Das ist etwas, das in klinischen Umgebungen sehr wichtig sein kann, wenn Sie Wunden mit verschiedenen Bakterien haben. und Antibiotika reichen nicht aus, um alle Bakterien abzutöten, “, sagt Li.

Bessere Wundheilung

Die Forscher stellen sich vor, dass dieser Ansatz verwendet werden könnte, um neue Arten von Bandagen oder anderen Wundverbänden zu entwickeln, die mit Antibiotika und Alginat-verkapselten Probiotika eingebettet sind. Bevor das passieren kann, sie planen, den Ansatz an Tieren und möglicherweise auch am Menschen weiter zu testen.

„Das Gute an Alginat ist, dass es von der FDA zugelassen ist. und das von uns verwendete Probiotikum ist ebenfalls zugelassen, ", sagt Li. "Ich denke, Probiotika können etwas sein, das in Zukunft die Wundbehandlung revolutionieren könnte. Mit unserer Arbeit, wir haben die Anwendungsmöglichkeiten von Probiotika erweitert."

In einer 2016 veröffentlichten Studie Die Forscher zeigten, dass die Beschichtung von Probiotika mit Schichten aus Alginat und einem anderen Polysaccharid namens Chitosan sie vor dem Abbau im Magen-Darm-Trakt schützen könnte. Dies könnte Forschern helfen, Wege zur Behandlung von Krankheiten zu entwickeln oder die Verdauung mit oral verabreichten Probiotika zu verbessern. Eine weitere potenzielle Anwendung ist die Verwendung dieser Probiotika, um das Darmmikrobiom nach einer Behandlung mit Antibiotika wieder aufzufüllen. die nützliche Bakterien auslöschen können, während sie gleichzeitig eine Infektion beseitigen.

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