Бактериите засилват противовъзпалителната лекарствена резистентност при тежко детство

НАСТИНКА , ГРИП, КАКВО ДАВАМ НА ДЕТЕТО СИ (Юли 2019).

Anonim

Кариесът в ранна детска възраст, като форма на тежък кариес, засягащ децата и предучилищните деца, може да постави децата в продължение на цял живот на зъбни и здравословни проблеми. Проблемът може да бъде достатъчно значителен, че операцията е единственият ефективен начин да се лекува.

Наскоро изследователи от университета в Пенсилвания училище по дентална медицина откриха, че в много случаи, кариесът от ранна детска възраст произтича от зъбната плака, която съдържа както бактерии, така и гъби, които работят заедно, за да направят биофилма на зъбите по-патогенен и трудно за отстраняване. Сега те са показали, че тези два типа микроорганизми синергизират, за да повишат устойчивостта на лекарствата, което дава възможност на гъбичните клетки да избягват да бъдат убити от противогъбични терапии. Въпреки това едновременно насочване на матрицата, произведена от бактериите заедно с гъбички предлага начин около тази защита.

"Текущите антимикробни средства за лечение на кариес в ранна детска възраст имат ограничена ефикасност", казва Хиун (Мишел) Коу, професор в катедрата по ортодонтия и отделения по детска стоматология и обществено здраве на урока по дентална медицина в Пен. "Наличните данни показват, че свързаните с биофилма заболявания са полимикробни по природа, включително комбинация от бактериални и гъбични видове, поради което лечение, насочено само към един вид микроорганизми, може да не е ефективно. разрушава биофилмът с кръстосано кралство, комбиниран подход, който отчита гъбичните и бактериалните компоненти. "

Koo е старшият автор на произведението, а Dongyeop Kim, следователски изследовател, е първи автор. Те работят съвместно с екипи от Университета в Тел Авив и Университета на Уисконсин-Мадисън по темата, публикувана в ISME вестник .

През последните няколко години изследователите са установили, че зъбната плака при деца с кариес в ранна детска възраст често съдържа Candida albicans, гъбичен вид, който нормално колонизира лигавичните повърхности, в допълнение към Streptococcus mutans, бактериите, които обикновено се свързват със зъбния кариес. Работата в лабораторията на Koo показва, че ензимът, произвеждан от бактериите, наречен GtfB, може да се свърже с Candida и когато присъства захар (хранителен отличителен знак в детския кариес), върху клетъчната му повърхност се образува лепкава полимерна матрица, която позволява на гъбичките да се свързват със зъбите и се свързват с бактериални партньори. Веднъж заедно, тези организми работят съвместно за увеличаване на тежестта на кариес в модел на гризачи.

Осъзнавайки това, Koo, Kim и колегите си искаха да видят дали двупосочният подход би могъл да разруши синергичната асоциация и ефективно да третира биофилма. "Първоначално решихме да разгледаме терапиите, които се използват клинично в стоматологията, за да атакуват или предотвратяват гъбични или бактериални инфекции", казва Koo.

Те дойдоха с флуконазол, който се използва като противогъбичен, и повидон йодид, който е антисептичен агент с антибактериални свойства. Използва се само за лечение на биофилми, отгледани в зъб-подобен материал в лабораторията, лекарствата имат само умерени ефекти, което потвърждава, че монотерапията не работи много добре срещу полимикробни биофилми. Но в комбинация резултатите бяха много по-впечатляващи.

"Ние напълно унищожихме гъбичната инфекция, както в биофилмите, отглеждани в лабораторията, така и тези, образувани in vivo, използвайки животински модел", отбелязва Koo, но това постижение дойде без да се подобрява антибактериалната активност.

За да разберем защо комбинираният подход е бил толкова ефективен срещу C. albicans дори без да убива много повече бактерии, изследователите са разгледали внимателно микроскопичните изображения с висока резолюция на биофилмите с различните комбинации от лечения. Те отбелязват, че при нелекуваните биофилми и тези, третирани само с флуконазол, гъбичката е покрита с изобилна лепкава матрица, която като че ли служи като защитен щит срещу противогъбичното съединение. Но при биофилми, третирани също с повидон йодид, матрицата е значително намалена, оставяйки гъбичките, изложени на флуконазол.

"Мислехме, че това е интересно, " казва Koo, и се обърна към научната литература, за да разбере повече. Те откриват, че лекарства, съдържащи йодид, могат да инхибират активността на GtfB. В серия от експерименти те открили, че повидон йодидът действа като мощен инхибитор на производството на лепкава матрица. Агентът е почти 100 пъти по-силен като инхибитор на матрикса, отколкото е бил като антибактериален агент.

Това ги води до хипотезата, че матрицата служи като "щит за прихващане на наркотици", предотвратявайки достъпа до флуконазол и убиването на гъбичните клетки. За да се види дали разрушаването на матрицата може да позволи на флуконазола да проникне и да достигне до гъбичките, те са сътрудничили с учените в университета в Тел Авив, за да проследяват в реално време флуоконазол, белязан с флуоресценция, когато се движи през биофилм.

Отнемайки изчерпани изображения, те открили, че флуконазол е уловен в матрицата, до голяма степен не достига гъбичните клетки, което се потвърждава и чрез директно измерване на радиомаркирания флуконазол, абсорбиран в матрицата. Обратно, флуконазол лесно се придвижва вътре в гъбичните клетки, когато те се намират в биофилми с матрицата, разрушена от повидон йод.

Използвайки три различни анализа за разрушаване на матрицата, или чрез директно разграждане на матрицата, или чрез използване на бактерии с дефект в GtfB, изследователите установиха, че способността на флуконазол да унищожи антигъбичните свойства може да бъде напълно възстановена, потвърждавайки ролята на матрицата, произвеждана от бактерии, лекарствена резистентност.

Самата гъбичка има свои собствени механизми за избягване на убиването от противогъбични средства, но тази устойчивост се изостря от екраниращия ефект на матрицата, установиха изследователите.

Гледайки напред, екипът, ръководен от Пен, се надява, че техните открития ще доведат до нови стратегии за лечение на бактериални-гъбични инфекции, свързани с кариес в ранна детска възраст и вероятно други полимикробни заболявания. От страна на изследователите, те използват нанотехнологиите, за да разработят целеви подходи, които могат точно да се насочат към матрицата и гъбичните и бактериални компоненти на пероралния биофилм.