Created with Sketch.
import_contacts
View All Posts

Penelitian

Bakteri Yang Stres Memberikan Wawasan Terhadap Resistensi Antibiotik

Bagi bakteri, dunia bisa menjadi tempat yang sulit untuk bertahan hidup, persaingan konstan untuk makanan dan ruang. Beberapa bakteri, seperti  Pseudomonas aeruginosa , mengeluarkan molekul beracun yang bertindak sebagai mekanisme pertahanan terhadap bakteri pesaing di dekatnya. Antibiotik alami ini, pyocyanin, juga beracun bagi  Pseudomonas  itu sendiri, tetapi  Pseudomonas  telah mengembangkan cara untuk hidup dengan keberadaannya.

Bagi orang dengan sistem kekebalan yang lemah ,  Pseudomonas  dapat berkembang menjadi infeksi berbahaya. Misalnya,  Pseudomonas  dapat menyebabkan infeksi paru-paru yang serius pada penderita fibrosis kistik dan juga menjadi kebal terhadap antibiotik yang diresepkan dalam pengaturan klinis. Dua peneliti mahasiswa pascasarjana Caltech, Elena Perry dan Lucas Meirelles, berteori bahwa memahami bagaimana  Pseudomonas  mentolerir racunnya sendiri dapat memberikan wawasan tentang bagaimana bakteri menjadi kebal terhadap antibiotik klinis. Antibiotik klinis sering kali didasarkan pada molekul yang ditemukan di alam, dan oleh karena itu banyak yang memiliki struktur yang mirip dengan antibiotik alami seperti pyocyanin.


“Gagasan besarnya adalah: Jika bakteri telah mengembangkan pertahanan ini terhadap racunnya sendiri, apakah itu membantu mereka bertahan hidup dan bahkan berkembang jika mereka kemudian terpapar obat klinis sintetis yang dimaksudkan untuk mengobati infeksi?” kata Perry.


Kini, Perry dan Meirelles mempresentasikan hasil studi mereka dalam makalah baru yang muncul di jurnal  PLOS Biology  pada 10 Maret. Pekerjaan itu dilakukan di laboratorium  Dianne Newman , Profesor Biologi dan Geobiologi Gordon M. Binder / Amgen dan pejabat eksekutif untuk biologi dan teknik biologi.

Laboratorium Newman telah mempelajari  Pseudomonas  selama hampir dua dekade. Selama waktu ini, laboratorium telah mengungkap fungsi penting yang bermanfaat untuk pyocyanin dan molekul terkait, menantang kebijaksanaan konvensional bahwa mereka berevolusi sebagai agen "perang kimiawi" melawan bakteri lain. Namun faktanya tetap bahwa pyocyanin memang beracun dalam kondisi tertentu. Meirelles dan Perry memutuskan untuk memeriksa kembali aspek dampak fisiologis pyocyanin ini dari perspektif baru — perspektif yang memperhatikan konteks ekologis organisme yang membuat bahan kimia tersebut. Para peneliti mengembangkan kolaborasi yang sangat erat, masing-masing mendekati efek produksi pyocyanin dari sudut yang berbeda.


Toleransi antibiotik dan resistensi antibiotik adalah hal yang berbeda. Toleransi adalah kemampuan untuk  bertahan  dalam konsentrasi antibiotik yang mematikan, sedangkan resistensi adalah kemampuan untuk  tumbuh  dengan adanya antibiotik ini. Bakteri yang kebal antibiotik tidak hanya bertahan dari pengobatan antibiotik tetapi juga berkembang biak dan berkembang biak seolah-olah pengobatan tidak pernah terjadi.


Meirelles menangani peran pyocyanin dalam toleransi. Dia menemukan bahwa produksi pyocyanin menginduksi serangkaian perubahan dalam   sel Pseudomonas yang membantu organisme bertahan dari tekanan yang disebabkan oleh molekul tersebut. Secara khusus, sel yang merasakan keberadaan pyocyanin menghasilkan pompa kecil untuk membantu memindahkan molekul keluar dari sel dan masuk ke lingkungan. Menariknya, pompa yang sama dapat mengangkut antibiotik klinis yang strukturnya mirip dengan pyocyanin. Jadi, jika pyocyanin hadir saat  Pseudomonas  diobati dengan obat beracun ini, pompa akan mengangkut antibiotik keluar dari sel, memungkinkannya untuk bertahan hidup.


Sebaliknya, Perry meneliti bagaimana produksi pyocyanin memungkinkan  Pseudomonas  menjadi resisten terhadap antibiotik dan berkembang biak di hadapan mereka. Seringkali, patogen seperti  Pseudomonas  memperoleh resistensi antibiotik melalui mutasi spontan — misalnya, pada gen yang terkait dengan target seluler antibiotik. Mutasi semacam itu dapat menyebabkan bakteri tidak terpengaruh oleh obat beracun dan memungkinkan mereka berkembang biak seperti biasa.


Perry menemukan bahwa ketika bakteri tumbuh dengan adanya pyocyanin, mutan yang kebal antibiotik muncul pada frekuensi yang jauh lebih tinggi, terutama jika struktur atau efek toksik dari antibiotik serupa dengan pyocyanin.


“Kami berpikir bahwa ketika sel mengaktifkan mekanisme pertahanan terhadap pyocyanin, kemungkinan besar mutan spontan dengan resistensi antibiotik tingkat rendah akan mampu bertahan dari tekanan dan mendapatkan pijakan dalam populasi bakteri dan mulai mereplikasi diri mereka sendiri,” jelas Perry.


Akhirnya, keduanya meneliti bagaimana  Pseudomonas  berperilaku ketika berada dalam komunitas dengan spesies bakteri lain — lingkungan yang analog dengan keadaan alami bakteri, termasuk dalam pengaturan penyakit.  Spesies bakteri patogen  Burkholderia , terutama yang diklasifikasikan dalam “  kompleks Burkholderia cepacia ,” sering ditemukan hidup bersama dengan  Pseudomonas  di tanah atau selama infeksi. Meskipun  Burkholderia  tidak memiliki kapasitas untuk memproduksi pyocyanin, studi ini menunjukkan bahwa ia mendapat manfaat dari toleransi dan resistensi yang dimediasi pyocyanin yang sama seperti yang ditunjukkan oleh   tetangganya di Pseudomonas .


“Idenya adalah, jika Anda memiliki komunitas yang dibentuk oleh spesies bakteri berbeda di mana salah satu anggotanya membuat jenis molekul beracun ini dan yang lain pandai menangani toksisitas, toleransi antibiotik atau efek resistensi terlihat di seluruh komunitas,” kata Meirelles.


Penelitian ini juga menunjukkan bahwa pengujian laboratorium antibiotik harus dilakukan dalam kondisi yang mirip dengan infeksi sebenarnya. Pseudomonas  biasanya membuat pyocyanin ketika lingkungan bakteri penuh sesak, menciptakan persaingan untuk mendapatkan sumber daya. Namun, antibiotik biasanya diuji di laboratorium dalam kondisi kepadatan rendah di mana pyocyanin tidak diproduksi. Dengan demikian, para peneliti mungkin tidak mendapatkan gambaran lengkap tentang bagaimana bakteri akan berperilaku ketika diobati dengan antibiotik dalam pengaturan klinis.


“Dalam infeksi, Anda sering memiliki komunitas spesies bakteri yang berbeda,” kata Meirelles. “Pekerjaan kami menyoroti pentingnya mengetahui molekul mana yang dibuat dan disekresikan oleh patogen ini, dan mekanisme pertahanan mana yang diinduksi sebagai respons terhadap keberadaan molekul ini. Jika Anda mengetahui molekul dan pertahanannya, Anda dapat membuat keputusan yang lebih baik tentang antibiotik mana yang mungkin lebih efektif melawan bakteri tersebut. "


Sumber:scienceblog.com-pixabay.com

Anggie Wibisono

16
March 2021




Created with Sketch.
Created with Sketch.

Langganan info dari kami