Новата технология може да съживи бактерицидните ефекти на конвенционалните антибиотици при инфекции с MDR E.coli

Изследователски екип, ръководен от професор Kelvin Yeung Wai-kwok от катедрата по ортопедия и травматология, Факултет по клинична медицина, Медицински факултет LKS, Университета на Хонг Конг (HKUMed) е проектирал неинвазивна технология за ревитализиране на бактерицидните ефекти на конвенционални антибиотици при мултирезистентност (MDR) Ешерихия коли (E. coli)-свързани дълбоки тъканни инфекции, като инфекции на пикочните пътища и перитонеума.

В проучването е установено, че бактерията MDR E. coli отново е чувствителна към интервенцията на конвенционалните антибиотици, когато бактерията е била изложена на леко хипертермично състояние (приблизително 50 градуса по Целзий). Следователно екипът на HKUMed проектира нова микросфера, реагираща на микровълни, капсулирана с конвенционални антибиотици, които могат да реализират in situ хипертермична терапия и антибиотично лечение едновременно. Резултатът е публикуван в Усъвършенствани функционални материали.

Заден план

Сред всички MDR бактерии, MDR E. coli, дефинирана като Грам-отрицателна бактерия, е един от трите опасни патогена с критичен приоритет, идентифициран от Световната здравна организация (СЗО). Поради уникалната си структура на външната мембрана (OM), бактерията може да се имунизира срещу лечението на повечето антибиотици, налични в клиниките.

Накратко, има конкретна бариера, открита в структурата, а именно машина за сглобяване на β-цев (BAM комплекс). Когато този комплекс се комбинира с две други бариери MDR ефлуксна помпа и ензимно разграждане в цитоплазмата, бактерията може ефективно да блокира атаката на антибиотиците. Въпреки това, конвенционалното лечение може само да отслаби функцията на протеина BamA (основен компонент на BAM комплекса) вместо всичките три бариери едновременно.

Метод на изследване и констатации

Изследователският екип на HKUMed за първи път откри, че тези бариери ще се парализират временно, ако температурата на мястото на инфекцията се повиши до около 50 градуса по Целзий само за 10 минути, при което това краткотрайно и меко термично третиране е поносимо от човешките тъкани.

Когато конвенционалните антибиотици могат да се намесят по едно и също време, екипът вярва, че инфекцията, предизвикана от грам-отрицателни бактерии, може да бъде напълно елиминирана. Следователно те проектират нова микросфера, реагираща на микровълни, състояща се от одобрен от FDA биополимер, наречен поли (млечна-ко-гликолова киселина) (PLGA), който може да генерира лека топлина, подчинена на стимулиране на микровълнов сигнал.

Когато се прилага тази in-situ микровълнова хипертермална (MWH) стратегия, тя може ефективно да сенсибилизира MDR E. coli към конвенционални антибиотични лечения като β-лактам, аминогликозид и тетрациклинови антибиотици.

Резултатите показват, че MWH предизвиква структурна турбуленция на BAM комплекса, функционалната обструкция на ефлуксните помпи на MDR и каталитичната парализа на свързаните хидролитични или модифициращи ензими. Също така, ефикасността на лечението на тази колективна антибактериална стратегия е демонстрирана при животински модели с инфекция на пикочните пътища и перитонеална инфекция.

Изследователско значение

Вдъхновени сме от механизма на треска в човешкото тяло, когато човек се бори с бактериална инфекция. След това откриваме, че топлината може да помогне за компрометиране на бариерите, изградени от MDR E. coli. Когато MWH се комбинира с използването на налични в търговската мрежа антибиотици, този подход може забележително да намали тежестта на грам-отрицателна бактериална инфекция (напр. MDR E. coli) в дълбоките тъкани. Можем също така да обмислим капсулиране на противотуморни лекарства заедно с антибиотици за лечение на пациенти с рак на костите с бактериална инфекция след операция в бъдеща практика.”

Kelvin Yeung Wai-kwok, професор, Катедра по ортопедия и травматология, Факултет по клинична медицина, Медицински факултет LKS, Университетът на Хонг Конг

Източник:

Справка в списанието:

Мао, С., et al. (2022) Reversing Multi-Resistant Ешерихия коли чрез компрометиране на неговата BAM биогенеза и ензимна катализа чрез микровълнова хипертермична терапия. Усъвършенствани функционални материали. doi.org/10.1002/adfm.202202887

.

Leave a Comment