Ny forskning fra Rigshospitalet og DTU Biosustain viser, at sygdomsfremkaldende bakterier hos børn og unge med cystisk fibrose ændrer sig hurtigst i de første to-tre år af infektionen. Denne viden kan føre til bedre behandlingsstrategier med det mål at udsætte tidspunktet for kronisk infektion.
En undersøgelse, der for nylig er offentliggjort i Nature Communications, har set på lungeinfektioner hos danske børn og unge med cystisk fibrose (CF) over en periode på 10 år. Undersøgelsen er den største af sin slags, som har undersøgt udviklingen i såvel de sygdomsfremkaldende bakteriers synlige egenskaber som deres arveanlæg.
CF-patienter har en genetisk defekt, der resulterer i sejt slim i lungerne, hvilket fører til tilbagevendende og alvorlige lungeinfektioner, ofte med bakterien Pseudomonas aeruginosa.
Undersøgelsen viser, at bakterierne allerede tidligt efter at de har slået sig ned i patienternes lunger tilpasser sig miljøet i luftvejene og begynder at vokse langsommere og på adskillige områder allerede har optimeret deres evne til at overleve i de nye omgivelser.
"Det gennemgående træk hos alle bakterierne var, at de i de første 2-3 år efter infektionsetablering begyndte at vokse langsommere. De blev også mindre følsomme over for et hyppigt benyttet antibiotikum, ciprofloxacin. Det betyder, at man bør være ekstra opmærksom i denne første fase af infektionen for at undgå, at den går hen og bliver kronisk,” udtaler Jennifer Bartell, som er medforfatter til artiklen og postdoc ved The Novo Nordisk Foundation Center for Biosustainability (DTU Biosustain).
Bestemmelse af antibiotikafølsomhed kan ikke stå alene
I laboratoriet fokuserer man ofte på at opdage antibiotikaresistensudvikling under en infektion, fordi det anses for at være en effektiv måde at følge infektionen på, specielt når det drejer sig om kortvarige akutte infektioner.
Antibiotikaresistente bakterier defineres ud fra deres evne til at overleve en bestemt koncentration af et antibiotikum. I undersøgelsen fandt forskerne, at bakterierne umiddelbart efter infektionens start kunne overleve en høj koncentrationen af ciprofloxacin. Men det var kun få bakterier, der udviklede reel antibiotikaresistens i den tidlige infektionsperiode.
Forskerne bag studiet mener, at denne tidlige før-resistenstilstand og evne til at tilpasse sig livet i patienternes lunger er en overset markør i forhold til udvikling af mere vedvarende infektioner. Dette fænomen findes formentlig også i andre vedvarende infektioner, f.eks. hos KOL-patienter, der lider af tilbagevendende lungebetændelser.
"Når vi får flere erfaringer og flere data fra patienterne, vil det blive lettere at beslutte, hvad der kan gøres for at udskyde overgangen til kronisk infektion."
Jennifer Bartell, postdoc ved The Novo Nordisk Foundation Center for Biosustainability (DTU Biosustain)
Ud over at teste for antibiotikafølsomhed tester lægerne også for, om bakterierne danner en slimkapsel (mukoiditet) – en egenskab, der gør bakterierne i stand til at beskytte sig mod patientens immunforsvar og antibiotika og samtidig er et tegn på en begyndende kronisk infektion.
Ifølge den nye undersøgelse kan bakterier også klare sig rigtig godt i lungerne uden at danne en slimkapsel. Det viser sig nemlig, at evnen til at hæfte til en overflade samt langsom vækst er endnu bedre indikatorer for en kronisk infektion end slimkapslen.
"Vores studie viser, at der er andre egenskaber, der er værdifulde for klinikerne at overvåge ud over antibiotikaresistens," siger Lea Sommer, postdoc på Klinisk Mikrobiologisk Afdeling på Rigshospitalet og medforfatter til artiklen.
Mulighed for at udvikle nye diagnostiske metoder
Forskerne undersøgte 443 isolater, som dækkede en infektionsperiode på op til 10 år fra 39 unge patienter med CF. Undersøgelsen kortlagde bakteriernes synlige egenskaber og arveanlæg ved hjælp af statistiske modelleringsmetoder.
Vores resultater understreger, at bakteriernes synlige egenskaber er vigtige, og at de ikke bør overses, selv om man i stigende grad går over til at undersøge bakteriernes arveanlæg, da flere ændringer af bakteriernes egenskaber skyldes flere samtidige ændringer i arveanlæggene,” siger Lea Sommer.
I fremtiden håber forskerne på at finde ud af, hvordan de bakterier, der er bedst til at overleve i lungerne, vil reagere, når de udsættes for forskellige sammensætninger af antibiotika. Med denne viden om bakteriel udvikling og viden om de veje, bakterierne vælger, når de etablerer en infektion, vil man fremover bedre kunne vurdere infektionen og sammensætte en mere præcis behandling til den enkelte patient.
"Potentielt vil man kunne tage en enkelt patients bakterieinformationer og analysere dem og se, hvordan bakterierne vil reagere på en given behandling. Når vi får flere erfaringer og flere data fra patienterne, vil det blive lettere at beslutte, hvad der kan gøres for at udskyde overgangen til kronisk infektion," udtaler Jennifer Bartell.
Denne nye viden kan være med til at bane vejen for etablering af skræddersyede behandlinger til patienter, der lider af kroniske infektioner, som CF- og KOL og muligvis også diabetikere med kroniske sår.
Det fulde studie i Nature Communications kan læses her