Oxford: Klebsiella pneumoniae to powszechnie występujący gatunek bakterii w naszym organizmie, który może nawet czaić się w jelitach, ustach lub nosie. Ale jest to również niezwykle szkodliwa bakteria, która może wywołać u nas poważną chorobę.

Jest to najczęstsza przyczyna szpitalnego zapalenia płuc w USA i druga najczęstsza przyczyna infekcji dróg moczowych na świecie, po Escherichia coli (E coli). Jeśli zakaża rany lub dostanie się do krwioobiegu, K. pneumoniae może powodować zakażenia krwi i posocznicę.

Jak więc K. pneumoniae może żyć nieszkodliwie wśród reszty mikrobiomu u niektórych z nas, a jednocześnie powodować choroby u innych? Zrozumienie tego może okazać się kluczem do zapobiegania infekcjom.

Naukowcy nie są do końca pewni, jaka część populacji jest nosicielem K. pneumoniae w ramach prawidłowego mikrobiomu jelitowego. Wyniki wcześniejszych prób były bardzo zróżnicowane.

Na przykład w jednym badaniu przeprowadzonym wśród zdrowych osób wykryto K. pneumoniae w prawie czterech procentach próbek kału. Jeszcze inne badania pokazują, że K. pneumoniae występuje zauważalnie częściej w niektórych grupach – w tym wśród pacjentów szpitali, osób mieszkających w krajach o niższych dochodach, a w szczególności wśród osób, które podróżowały do ​​Azji.

K. pneumoniae jest tak zwanym patogenem oportunistycznym. Oznacza to, że K. pneumoniae przenoszony w jelitach, nosie lub ustach jako część normalnej mikroflory nie powinien powodować żadnych problemów zdrowotnych, chyba że układ odpornościowy danej osoby ulegnie osłabieniu w wyniku infekcji lub choroby. Zatem nasz mikrobiom może działać jako rezerwuar K. pneumoniae, z którego może przedostać się do innych części ciała i spowodować infekcję.

Jedno badanie przeprowadzone na 498 pacjentach intensywnej terapii w szpitalu w Australii wykazało, że połowa zakażeń K. pneumoniae była spowodowana przez własny szczep K. pneumoniae pacjenta, który żył już w jego jelitach lub gardle.

Uważa się, że K. pneumoniae może przenosić się z jelit do innych części ciała za pośrednictwem urządzeń medycznych, takich jak wentylatory. Ten typ translokacji z jelita do płuc zaobserwowano ostatnio u innych gatunków bakterii wywołujących zapalenie płuc, takich jak Pseudomonas aeruginosa. Operacje mogą również umożliwić rozprzestrzenianie się K. pneumoniae do miejsc, w których może powodować infekcję.

Zatrzymanie rozprzestrzeniania się

Niestety, niektóre szczepy K. pneumoniae rozwinęły wysoki poziom lekooporności. Oznacza to, że niektóre leki stosowane niegdyś w leczeniu infekcji wywołanych przez K. pneumoniae obecnie już nie działają.

Szczególnie niepokojące jest to, że niektóre szczepy K. pneumoniae rozwijają oporność na grupę antybiotyków zwanych karbapenemami, które na ogół stosuje się jedynie w ostateczności, gdy inne antybiotyki nie działają. I ten opór staje się coraz bardziej powszechny wśród ludności.

Istnieje pilna potrzeba opracowania alternatyw dla antybiotyków, aby można było zapobiegać przypadkom lekoopornego K. pneumoniae lub je leczyć. Badania naszego laboratorium koncentrują się na wykorzystaniu mikrobiomu jelitowego jako potencjalnego rozwiązania.

Ponieważ przenoszenie bakterii K. pneumoniae w jelitach jest znanym czynnikiem ryzyka późniejszej infekcji, jednym ze sposobów uniknięcia tego może być manipulacja mikrobiomem. Można tego dokonać poprzez zastosowanie probiotyków zawierających pożyteczne gatunki bakterii w celu ograniczenia liczby K. pneumoniae w jelitach. Takie rozwiązanie mogłoby być szczególnie istotne dla osób przebywających w szpitalach lub domach opieki, gdzie bakteria K. pneumoniae jest bardziej rozpowszechniona i ryzyko infekcji jest największe.

Od dawna wiadomo, że mikrobiom zapewnia gospodarzowi pewien stopień naturalnej ochrony przed infekcją poprzez właściwość znaną jako odporność na kolonizację. Dzieje się tak, gdy zamieszkujące bakterie jelitowe konkurują z przychodzącymi gatunkami, w tym potencjalnymi patogenami, i zapobiegają ich osiedlaniu się w jelitach.

Jednak mikrobiomy są bardzo zróżnicowane – a niektórzy ludzie są nosicielami bardziej ochronnych społeczności drobnoustrojów niż inni.

Moi koledzy i ja chcieliśmy zrozumieć, dlaczego niektóre społeczności jelitowe są w stanie przeciwstawić się rozwojowi szkodliwych bakterii, a inne nie. W laboratorium połączyliśmy ludzkie bakterie jelitowe w społeczności charakteryzujące się różnorodnością i składem gatunków bakterii. Następnie rzuciliśmy wyzwanie tym społecznościom za pomocą K. pneumoniae (a także innych szkodliwych bakterii, takich jak Salmonella).

Odkryliśmy, że zróżnicowane mikrobiomy jelitowe skuteczniej chronią przed kolonizacją K. pneumoniae. Pokazaliśmy, że ochrona ta wynika z tego, że żyjące tam bakterie jelitowe zużywają składniki odżywcze potrzebne do wzrostu atakujących drobnoustrojów. Doprowadziło to nas do opracowania sposobu przewidywania kombinacji bakterii jelitowych, które mogą oprzeć się rozwojowi niepożądanych gatunków bakterii, takich jak K. pneumoniae.

Wciąż dopiero zaczynamy rozumieć rolę, jaką drobnoustroje odgrywają w naszym zdrowiu. Niektóre z tych drobnoustrojów, takie jak K. pneumoniae, mogą być jednocześnie szkodliwe i nieszkodliwe. Badanie interakcji między członkami mikroflory jelitowej jest kluczowym obszarem badań dla naukowców zajmujących się mikrobiomem, ponieważ może prowadzić do nowych sposobów zapobiegania infekcjom lub ich leczenia.