Netrukus pasaulio žiniasklaidą apskriejęs augalo grybelio, pirmą kartą infekavusio žmogų, atvejis mokslininkų smarkiai nenustebino, bet atkreipė dėmesį į intensyvesnių šios srities mokslinių tyrimų poreikį.
Oportunistines bakterijas, kurios išskirtinai gerai prisitaikiusios išgyventi medicininėje aplinkoje, tyrinėja ir Vilniaus universiteto Gyvybės mokslų centro mokslininkai. Viena jų – dr. Jūratė Skerniškytė pasakoja, kokius mechanizmus šios bakterijos pasitelkia siekdamos išgyventi nepalankiose joms terpėse ir ar tikrai oportunistiniai patogenai ateityje galėtų užvaldyti žmoniją.
Išskirtinumas – didelis atsparumas antibiotikams
Oportunistiniai mikroorganizmai – tiek bakterijos, tiek grybeliai ar virusai – yra įprasta mūsų aplinkos ir žmogaus odos mikrobiotos dalis (1 pav.).
Būtent pavadinimas „oportunistinis“ ir reiškia, kad savaime tas mikroorganizmas nebūtinai yra patogeniškas. Tam, kad oportunistinis mikroorganizmas taptų patogeniškas, reikalingos specialios sąlygos, pavyzdžiui, nusilpęs žmogaus imunitetas. Taip veikia ir vienas geriausiai žinomų Herpes virusas – šeimininkas virusą gali nešioti nejausdamas jokių simptomų, kol provokuojantys veiksniai, tokie kaip stresas, nusilpęs imunitetas, virusą aktyvuoja.
„Oportunistinis patogenas ieško nišų, kur yra daugiausia pažeidžiamų žmonių, ir tai dažniausiai būna ligoninės, intensyviosios terapijos skyriai. Ligoninėse nustatomos infekcijos – pneumonijos, sepsio, žaizdų užkrato atvejai – vadinami hospitalinėmis (ligoninėse įgytomis). Naujausiais Europos ligų prevencijos ir kontrolės centro duomenimis, tokios infekcijos paveikia apie 6–7 proc. visų hospitalizuotų pacientų“, – pasakoja dr. J. Skerniškytė.
Anot mokslininkės, nors tokių atvejų skaičiai atrodo nedideli, būtent šios infekcijos žmogui gali būti mirtinos, nes jas sukeliančios oportunistinės bakterijos – itin atsparios antibiotikams ir šis jų atsparumas po truputį didėja.
„Acinetobacter baumannii rūšies bakterijų, kurias tiriame ir mūsų laboratorijose, atsparumas antibiotikams (karbapenemams) Europoje siekia apie 82 proc. COVID-19 laikotarpis taip pat turėjo įtakos – žinoma, kad hospitalinių infekcijų rizika padidėja pacientui daugiau laiko praleidžiant ligoninėje, o COVID-19 būdinga ilga ligos trukmė. Todėl net kelios valstybės per pandeminius metus pranešė apie hospitalinių infekcijų, sukeliamų oportunistinių patogenų, protrūkius COVID-19 ligonių intensyviosios terapijos skyriuose. Kita vertus, kai kuriose šalyse registruotas sumažėjęs infekcijų kiekis dėl išskirtinai aukštų reikalavimų dezinfekcijai“, – teigia tyrėja.
Itin pavojingos kai kurioms žmonių grupėms
Nors intensyviosios terapijos skyriai atsirado palyginti neseniai – tik po Antrojo pasaulinio karo, oportunistinės bakterijos jau sugebėjo prisitaikyti išlikti ir tokioje padidintos priežiūros aplinkoje. Pasak dr. J. Skerniškytės, šios bakterijos geba prisitvirtinti prie klinikinės įrangos – intubacinių vamzdelių, kateterių – paviršiaus ir suformuoti specialias struktūras, vadinamąsias bioplėveles, kurios leidžia daugintis apsisaugant nuo antimikrobinių medžiagų, naudojamų dezinfekcijai (2 pav.).
„Bakterijos vėliau atsiskiria nuo subrendusios bioplėvelės ir tuo kateteriu ar intubaciniu vamzdeliu nukeliauja tiesiai į kraujotaką, plaučius ar kitus vidaus organus. Kadangi intensyviosios terapijos skyriuje esančių žmonių imunitetas paprastai yra nusilpęs, bakterijos geba prisitvirtinti ir kolonizuoti organus, o būdamos atsparios kai kuriems antibiotikams, nulemia apsunkintą gydymą ir galiausiai žmogaus mirtį“, – sako tyrėja.
2 pav. Baumanni formuojama bioplėvelė ant stiklo paviršiaus, dažyta kristalo violetu
Dr. J. Skerniškytė atkreipia dėmesį, kad sveikam, stiprų imunitetą turinčiam žmogui šios bakterijos nepakenks, tačiau yra pavojingos kelioms kritinėms žmonių kategorijoms: senyvo amžiaus žmonėms, pacientams po organų transplantacijos, po chemoterapijos ir ŽIV virusu užsikrėtusiems asmenims. Siekdami išvengti neigiamų padarinių šiems ir kitiems intensyviosios terapijos skyrių pacientams, gydytojai nuolat pasitelkia vis naujesnes detekcijos priemones, kad galėtų kuo anksčiau aptikti infekcijas ir paskirti tuos antibiotikus, kurioms bakterijos nėra atsparios.
„Vilniaus universiteto Gyvybės mokslų centre mes tiriame oportunistinių bakterijų rūšis, kurios natūraliai aptinkamos tik tokiose buveinėse kaip dirvožemis ar vanduo, bet nėra žmogaus mikrobiotos dalis. Ir nors hospitalinių infekcijų šios bakterijos kol kas sukelia santykinai nedaug, jos pasižymi išskirtinai dideliu atsparumu antibiotikams. Mūsų duomenys rodo, kad bakterijos atsparumo antibiotikams mechanizmus gali atsinešti iš aplinkos“, – aiškina dr. J. Skerniškytė.
Bakterijos savisaugai naudoja universalias technikas
Mokslininkų duomenimis, sąlygos, kuriomis bakterijos gyvuoja dirvožemyje, gali padėti prisitaikyti ir ligoninėse – bakterijos dirvoje susiduria su milijardais kitų mikroorganizmų, su kuriais konkuruoja dėl maistinių medžiagų ir išlikimo.
„Pavyzdžiui, žinome, kad bakterijos dirvožemyje išskiria molekules, vadinamas sideroforais, kurios padeda įsisavinti gyvybiškai reikalingą geležį. Žmogaus organizme, kraujyje, taip pat nėra daug laisvos geležies ir matome, kad bakterijos naudoja tuos pačius mechanizmus geležiai įsisavinti. Kitas atvejis – dirvožemyje bakterijomis mintantys pirmuoniai, pvz., amebos, kurios bakterijas fagocituoja (apgaubia ir suskaido) panašiai kaip makrofagai (ląstelės, dalyvaujančios organizmo gynyboje nuo bakterijų ir kitų patogenų), norėdami tą bakteriją žmogaus organizme sunaikinti. Todėl bakterijos, gebančios apsisaugoti nuo amebų, taip pat apsisaugo ir nuo fagocituojančių žmogaus imuninės sistemos ląstelių“, – pasakoja dr. J. Skerniškytė. Taigi galime sakyti, kad aplinka oportunistinėms bakterijoms tampa tarsi tam tikra mokykla, kurioje įgytas išlikimo strategijas jos gali pritaikyti sukeldamos infekciją.
Be šių universalių technikų, bakterijos geba suformuoti ir polisacharidines kapsules, kurios taip pat prisideda prie apsaugos. Šios kapsulės veikia kaip skydas, dėl kurio makrofagai žmogaus organizme neatpažįsta bakterijos ir su ja nekovoja. Kita struktūra – išorinės bakterijų membranos pūslelės, padedančios apsisaugoti nuo antibiotikų (3 pav.). Kad sunaikintų bakteriją žmogaus organizme, antibiotikai turi patekti į jos vidų. Tačiau jei bakterija išskiria šias pūsleles, jos tarsi specialios gaudyklės nukenksmina antibiotikus dar prieš jiems patenkant į pačią bakteriją.
3 pav. Bakterijų sekretuojamos išorinės membranos pūslelės. Skenuojančios elektroninės mikroskopijos nuotrauka
„Mūsų laboratorijoje dirbanti doktorantė Laurita Klimkaitė tyrinėja Stenotrophomonas bakterijų iš klinikos ir dirvožemio mėginių patogeniškumo potencialą. Pirminiai rezultatai rodo, kad klinikinės bakterijos yra virulentiškesnės, tačiau palyginę klinikinių ir gamtinių bakterijų genetinius profilius matome daug panašumų. Todėl bandome išsiaiškinti, ar iš aplinkos išskirtos bakterijos galėtų sukelti infekciją“, – pasakoja mokslininkė.
Vienas iš indikatorių, kad bakterija galėtų infekuoti žmogų, yra temperatūra. Dirvožemio, kuriame dauginasi mikroorganizmai, temperatūra būna kur kas mažesnė nei žmogaus organizmo – 37 ℃, todėl didelei daliai dirvožemio bakterijų sunku prisitaikyti prie aukštesnių temperatūrų.
„Vis dėlto vykdydami tyrimus vis pastebime vieną kitą dirvožemio bakteriją, kuri geba funkcionuoti ir aukštesnėje nei įprasta temperatūroje. Todėl gali būti, kad į ligonines tas bakterijas atsinešame patys, o pasikeitus sąlygoms jos pacientams gali tapti patogeninės. Įdomu tai, kad iki šiol nėra visiškai aiški Acinetobacter baumannii bakterijų natūrali buveinė. Jos retai randamos dirvožemyje, dauguma jų aptinkamos būtent ligoninėse. Panašu, kad, sukurdami specialias sąlygas pažeidžiamų žmonių grupei gydyti, sukūrėme ir aplinką mikroorganizmams evoliucionuoti“, – sako dr. J. Skerniškytė.
Filmo scenarijus – sunkiai įmanomas
Šiuo metu aktyviai aptariama klimato kaitos tema kelia daug diskusijų ir tarp mokslininkų būtent dėl hipotezės, kad šylanti atmosfera paskatins ir mikroorganizmų evoliuciją, jų prisitaikymą gyventi aukštesnėje temperatūroje. Taip įvykus, mikrobams gali tapti lengviau infekuoti šiltakraujus gyvūnus – toks scenarijus ir yra nagrinėjamas fantastiniame HBO seriale „The Last of Us“. Kūrėjai iškelia mintį, kad iš tikrųjų egzistuojantis tropinių miškų grybelis galėtų užkrėsti ir žmones.
„Tikrovėje grybelis Ophiocordyceps unilateralis labai specifiškas ir infekuoja tik tam tikrus vabzdžius, dažniausiai konkrečios rūšies skruzdėles – paveikdamas centrinę nervų sistemą priverčia jas elgtis taip, kaip grybeliui naudinga – eiti į konkrečią miško dalį, kur tinkamiausias apšvietimas, kur pučia tam tikros krypties vėjas. Grybelis nuveda skruzdėlę ant medžio lapo ir jai nugaišus išauga, o tada gali išmėtyti sporas jam tinkamiausiu būdu“, – pasakoja dr. J. Skerniškytė.
Mokslininkams paaiškinus, kad fantastinio serialo siužetui virsti tikrove neįmanoma, pasaulio žiniasklaidą apskriejo pasakojimas apie Indijoje gyvenantį augalų grybelių tyrinėtoją, kurį pirmą kartą istorijoje infekavo augalo grybelis. Nors šis grybelis taip pat prisitaikęs infekuoti tik žemos temperatūros organizmus – augalus, gydytojai netrukus nustatė, kad infekuotas botanikas turėjo silpną imunitetą ir, didelę gyvenimo dalį dirbdamas su augalais ir dideliais šio grybelio kiekiais, tapo išskirtiniu atveju pasaulio istorijoje.
„Šis grybelis – oportunistinis, todėl prisitaikė taip, kad galėtų infekuoti konkretų žmogų, nes turėjo tam tinkamas sąlygas. Galiausiai tyrinėtojas buvo išgydytas, todėl baimintis nėra ko. Vis dėlto tai geras priminimas, kad klimato kaita – ne tik ekonominė problema“, – sako mokslininkė.
Ji atkreipia dėmesį, kad žmonėms reikėtų ne baimintis dėl mikroorganizmų dominavimo Žemėje, bet labiau rūpintis savo sveikata, reguliariai ją tikrintis ir neužsiimti savigyda, ypač vartojant antibiotikus: „Žmonės linkę nutraukti antibiotikų vartojimą arba sumažinti vaistų dozę, vos pasijaučia geriau. Gydytojų skirta tiksli antibiotikų dozė ir vartojimo trukmė – itin svarbu, nes jų nesilaikant nužudomos ne visos bakterijos, o likusioms sudaromos puikios sąlygos prisitaikyti ir įgyti atsparumą antibiotikams.“
