Forskare vänder sig till äldre behandlingsmetoder för nya hälsoutmaningar

Det sista någon vill ha under en vistelse på sjukhuset är en sjukhusförvärvad infektion. Nosokomiella infektioner, som de kallas, ökar i takt med att fler patogener blir resistenta mot läkemedel som för närvarande finns tillgängliga. En patogen toppar listan som en av de vanligaste, en av de dödligaste, och en av de svåraste att behandla - Acinetobacter baumannii .

Kumar Venkitanarayanan, Dekan för forskning och forskarutbildning, och professor vid College of Agriculture, Hälsa, och naturresurser, och hans team publicerade nyligen forskning i tidskriften Sårmedicin beskriver hur de arbetar för att ändra det.

A. baumannii finns med på Världshälsoorganisationens ESKAPE -lista, en samling bakterier som blir allt mer antibiotikaresistenta. Med motståndet ökar, forskning om alternativa terapier är av största vikt, och i vissa fall visar det sig vara effektivt att återgå till gamla behandlingar.

Infektioner av A. baumannii är särskilt svåra att behandla eftersom bakterierna har en arsenal av åtgärder för att få antibiotikaresistens, säger Venkitanarayanan. Bakterierna kan också bilda biofilmer som förstärker infektionen mot antibiotika och ger dem ökad chans att sprida sig, särskilt i sjukhusmiljöer.

" A. baumannii är främst en nosokomiell patogen som påverkar dem särskilt med nedsatt immunförsvar, de allra yngsta, den mycket gamla, bränna offer, och rapporteras också i såren av stridsoldater, "säger Venkitanarayanan. A. baumannii kan infektera sår och leda till särskilt ihållande hud- och mjukvävnadsinfektioner och så småningom sprida sig, orsakar svårt och ibland omöjligt att behandla systemiska infektioner som lunginflammation eller urinvägsinfektioner.

Istället för att ta tillvägagångssättet att utveckla nya antibiotika, Venkitanarayanans forskargrupp söker efter äldre behandlingsmetoder för att söka efter nya strategier.

I gamla dagar, metaller användes som antimikrobiella behandlingar, så vi bestämde oss för att återkomma till dem för att se om de kan tillämpas på dagens behandlingar. "

Kumar Venkitanarayanan, professor, Jordbrukshögskolan, Hälsa, och naturresurser

Metaller och metalloider har länge varit kända för sina desinfektionsegenskaper, och som sådan har använts för livsmedelskonservering, desinfektion av vatten, rengöringsprodukter, och för sårbehandling. Forskarna undersökte metaller för deras antimikrobiella effekt och fann selen, en metalloid, att vara lovande. Förutom potentiella antimikrobiella användningar, selen råkar också vara ett mikronäringsämne som är viktigt för immunsystemets funktion, nukleinsyrasyntes, liksom andra fysiologiska processer.

Forskarna bestämde först den minsta mängd selen som behövs för att hämma bakteriens virulens, eller förmåga att orsaka sjukdom. Med detta tillvägagångssätt, Venkitanarayanan säger att bakterierna fortfarande kan växa, men kan inte infektera värden lika effektivt.

Eftersom bakterier utvecklar resistens mot läkemedel när deras överlevnad påverkas, vid sub-dödliga antivirulenskoncentrationer, bakterierna är mindre benägna att utveckla antibiotikaresistens. Också, på dessa nivåer, läkemedlen är mindre benägna att ha negativa effekter på patienten till exempel, såsom vad som ses med antibiotika där värdmikrobiomet påverkas av behandlingen.

Nästa, laget simulerade ett sår genom att odla celler och sårvätskor i en modellmatris. Sårmatrismodellen ympades sedan med bakterierna, med eller utan den mängd selen som behövs för att hämma A. baumannii virulens.

De biofilmer som behandlats med eller utan observerades under svepelektronmikroskop, och DNA -analys utfördes för att bedöma om några genetiska förändringar ägde rum efter exponering för selen.

Forskarna utförde också analyser för att avgöra hur effektivt bakterierna kunde fästa vid och invadera hudceller både med och utan selen.

Bakterier kan använda olika strategier för att kolonisera en värd, från tjocka beläggningar för att undvika uttorkning eller penetration från läkemedel, till medel för att ansluta sig till och ta sig in i värden. Det verkar selen har sätt att demontera flera strategier i A. baumannii .

Vad forskarna fann var att för kulturer som utsätts för selen, biofilmarkitekturen för dessa kulturer minskade signifikant, lämnar biofilmen som diffus och sönderdelad. På motsvarande sätt, den genetiska analysen efter behandlingen avslöjade betydande nedreglering av gener associerade med biofilmproduktion. Selen minskade också bakteriens förmåga att vidhäfta till och invadera hudceller.

"Det finns inga tydliga data för hur selen fungerar. Det verkar finnas toxicitet mot bakteriens yttre membran och det kan också orsaka toxicitet mot DNA, potentiellt i gener som är inblandade i biofilmskapande, "säger Venkitanarayanan.

Att studera dessa exakta mekanismer är nästa steg forskarna kommer att ta, därmed komma ett steg närmare kliniska tillämpningar.

Även om de exakta verkningsmekanismerna för selen inte är kända just nu, Venkitanarayanan säger att det är viktigt att utforska den här typen av alternativ. Hans grupp har undersökt selens effekt för behandling av andra infektioner såsom enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC) och Clostridium difficile ( C. diff ). Eftersom mer antibiotikaresistens påträffas vid behandling av olika bakterieinfektioner, Venkitanarayanan säger att det är viktigt att se tillbaka på behandlingar som fungerade en gång i tiden.

"Även om vi använder de gamla metoderna tillsammans med moderna antibiotika, det är bättre än att inte kunna använda någonting alls. "

• Forskare studerar effekterna av hyperoxi på lungutvecklingen av nyfödda möss utan bakterier
• Forskare upptäcker nya molekylära drivkrafter för Parkinsons sjukdom