Published in
Education
Writen by Anggie Wibisono
16 March 2021, 05:03 WIB

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

Comment has been disabled

Discover Peoples

Ludi 0 Post • 0 Followers
Wahyudi Setiawan 0 Post • 7 Followers
Indri Nur Aini 0 Post • 0 Followers
Moh Toriqul Chaer 0 Post • 1 Followers
Azmy Ammar 0 Post • 3 Followers
© Buatbuku.com - PT. Buat Buku Internasional - Allright Reserved