Pacijent je stigao u bolnicu s nešto što je izgledalo kao bakterijska infekcija koja je trčala na površinu. Ali tada su se stvari pretvorile mnogo ozbiljnije: pacijentica je razvila infekciju "mesojede" koja je na kraju zahtijevala amputaciju obje ruke i obje noge.
Što je uzrokovalo da infekcija izmakne kontroli? Pokazalo se da nije riječ o infekciji jednom vrstom bakterija, već o skupljanju četiri različita soja iste vrste.
Sada znanstvenici točno znaju kako ti bakterijski sojevi djeluju zajedno na uništavanju tkiva u tijelu, kako je izvješteno u novoj studiji. I nalazi mogu imati posljedice u liječenju ovih takozvanih "polimikrobnih" infekcija.
U nedavnom slučaju, dr. Ashok Chopra, profesor mikrobiologije i imunologije na Medicinskom ogranku Sveučilišta u Teksasu i njegovi kolege pronašli su četiri različita soja iste vrste bakterija, poznatih kao Aeromonas hydrophila, kod inficiranog pacijenta. Zajedno, mikrobi su pokrenuli napad smrtonosniji nego što je svaki pojedinačni soj mogao orkestrirati sam.
Studija, objavljena 11. studenoga u časopisu Proceedings of the National Academy of Sciences, sugerira da tri bakterijska soja dopuštaju četvrtom da uđe u krvotok i odloži tkiva u cijelom tijelu. A. hidrofila rijedak je uzrok infekcije mesa koji jedu, ali Chopra je nagađao da i druge bakterije koje jedu meso, poput E coli, mogu također koristiti sličnu strategiju napada. Međutim, potrebno je još istraživanja kako bi se to pokazalo, rekao je.
"Mogli su različiti toksini ... ali možda imaju slične" unakrsne razgovore "među različitim sojevima", rekao je Chopra. "Na kraju dana, vidim da ovo ima mnogo šire posljedice na klinička stanja."
Višestruki mikrobi
Kad su zaraženi pacijenti primljeni u bolnicu, liječnici su koristili tradicionalnu dijagnostiku kako bi utvrdili koji je uzročnik kriv. Identificirali su se A. hidrofila, mikroba koji se obično nalazi u slatkovodnim i bočastim sredinama, od jezera do rijeka do pitke vode, prema kliničkom referentnom mjestu UpToDate. Nakon gutanja, klica može izazvati proljev ili zaraziti meka tkiva u tijelu. Ali kada A. hidrofila uđe u otvorenu ranu, može nastupiti zastrašujuća bolest koja se zove "nekrotizirajući fasciitis".
Rijetka infekcija brzo ulazi i ubija vezna tkiva u cijelom tijelu, ostavljajući oboljelu ranjivu zatajenje organa i smrt, prema Nacionalnoj organizaciji za rijetke poremećaje. Infekcija koja jede meso mora se brzo liječiti antibioticima ili operacijom, kao što je to bio slučaj s pacijentom u novoj studiji. Na kraju, samo četverostruka amputacija mogla bi spasiti pacijenta od bijesnih mikroba.
Pacijentova početna dijagnoza nije otkrila zašto je infekcija preuzela tako iznenadan i smrtonosan zaokret. Tradicionalni dijagnostički testovi identificiraju različite bakterijske vrste na temelju proteina i toksina koje bakterije proizvode, objasnio je Chopra, tako da je nijansa slučaja u početku propuštena. "Ali ako ste na razini DNK ... to je potpuno drugačija priča", rekao je.
U dvije prethodne studije, Chopra i njegovi koautori izolirali su uzorke bakterija od pacijenta i analizirali sav genetski materijal koji se nalazi u mikroba. Analiza je otkrila četiri različita soja bakterija, koja se nazivaju NF1 do 4, a koji su zajedno uzrokovali skoro fatalnu infekciju. No, nevjerojatno je da, djelujući izolirano, nijedan od četiri soja nije pokrenuo smrtonosnu infekciju na mišjim modelima. Da bi naučili kako mikrobi međusobno djeluju da uzrokuju ozbiljnu infekciju, autori su prilagodili DNK sojeva bakterija i zarazili modele miša s više sojeva odjednom. Promjenom DNK mikroba, znanstvenici su mogli zamijeniti arsenal koji uništava tkivo i odrediti kojim oružjem je pomiješana infekcija toliko smrtonosna.
Ispada da svaki bakterijski soj ima "različite arsenale koji mogu utjecati na domaćina", rekao je Chopra.
Tri od četiri soja, NF2 do NF4, sadrže genetske upute za proizvodnju toksina koji se zove egzotoksin A ili ExoA, koji sprečava zaražene stanice da grade nove proteine. Ova tri soja još uvijek razgrađuju mišićno tkivo i pristupaju krvotoku, ali imunološki sustav brzo uklanja patogen iz tijela.
Suprotno tome, posljednji od četiri soja, NF1, čini se da je manje ranjiv na imunološki napad, ali ne može suzbiti vlastiti ExoA. Kada radi sam, mikrob ostaje uglavnom izoliran u blizini mjesta infekcije, blokiran zidovima mišićnog tkiva. Tu dolazi do igranja bakterijskog timskog rada. Kada više sojeva A. hidrofila Ako zaraze tijelo, sojevi koji proizvode ExoA razbijaju mišićne prepreke, omogućujući NF1 da krene u divljanje "meso-jesti".
Zanimljivo je da tri ostala soja ostaju u blizini mjesta infekcije, dok NF1 preuzima vodstvo i probija se krvotokom. Autori su otkrili da NF1 zapravo proizvodi jedinstveni toksin koji ubija ne samo tkiva u tijelu, već i ostale sojeve A. hidrofila; sam soj NF1 drži protuotrov za vlastiti domaći otrov.
Bolja dijagnostika?
Nova otkrića mogu imati implikacije u potrazi za novim mikrobiološkim dijagnostičkim alatima, rekao je Chopra. Kad liječnici misle na miješane infekcije, oni obično misle na infekcije uzrokovane dvije ili više potpuno različitih bakterijskih vrsta, rekao je. Ali trenutni slučaj pokazuje da se različiti sojevi iste vrste mogu udružiti i uzrokovati bolest, a svaki soj može biti ranjiv na različite antibiotske tretmane.
"Kad liječimo određenim antibiotikom, uklanjamo organizam iz tijela", izjavila je u izjavi mikrobiologinja Sveučilišta Maryland koautorica Rita Colwell. "Ali ako postoji još jedan organizam koji sudjeluje u infekciji, a koji je također patogen, tada svako liječenje antibioticima koji također nije usmjeren na taj organizam može biti tek temeljno sredstvo da postane poput ludog."
Iako se danas rijetko koriste za dijagnosticiranje infekcija, genetski se alati jednog dana mogu pokazati korisnim za karakterizaciju složenih bakterijskih infekcija uzrokovanih više od jednog soja bakterija, rekao je Chopra.
No, ne slažu se svi s ovom predviđanjem.
"Mislim da će promijeniti klinički tretman nekrotizirajućih fasciitisa? Ne nužno", rekao je za Live Science dr. Amesh Adalja, liječnik i stručnjak za zarazne bolesti sa Sveučilišta Johns Hopkins u Baltimoreu, koji nije bio uključen u studiju.
Budući da nekrotizirajući fasciitis djeluje tako brzo, u vrijeme kada liječnici utvrde svaki soj koji uzrokuje infekciju, možda je "prekasno da se napravi razlika", rekao je Adalja. Prepoznavanje različitih sojeva moglo bi pomoći u liječenju blažih sojeva A. hidrofila infekcije, gdje bi određena kombinacija bakterija mogla pogoršati ishod, rekao je. Ali kako sada stoji, ti se sojevi mogu uočiti samo "sofisticiranim genetskim alatima" koji se obično ne nalaze u kliničkim okruženjima.
Ipak, istraživanje razotkriva načine na koje se više bakterijskih sojeva može okupiti kako bi se širilo u tijelu, nastajući pustoš, rekao je Adalja. Bilo bi zanimljivo istražiti upotrebljava li više bakterija iste strategije za širenje infekcije u tijelu, dodao je.
