Potilas saapui sairaalaan millä näytti olevan huippuluokan bakteeri-infektio. Mutta sitten asiat kääntyivät paljon vakavammaksi: Potilaalle kehittyi "lihansyövä" -infektio, joka viime kädessä vaati molemmat käsivarret ja molemmat jalat.
Mikä sai infektion spin-hallinnasta? Kävi ilmi, että se ei ollut tartunta yhdellä bakteerityypillä, vaan pikemminkin saman lajin neljän eri kannan mashup.
Nyt tutkijat tietävät tarkalleen, kuinka nämä bakteerikannot toimivat yhdessä hajottamaan kehon kudoksia, kuten uudessa tutkimuksessa todettiin. Ja havainnoilla voi olla vaikutuksia näiden niin kutsuttujen "polymikrobisten" infektioiden hoitamiseen.
Äskettäisessä tapauksessa tohtori Ashok Chopra, Texasin yliopiston lääketieteellisen yksikön mikrobiologian ja immunologian professori ja hänen kollegansa löysivät neljä erillistä kantaa samoista bakteerilajeista, jotka tunnetaan nimellä Aeromonas hydrophila, tartunnan saaneessa potilaassa. Yhdessä mikrobit käynnistivät hyökkäyksen tappavamman kuin mikään yksittäinen kanta olisi voinut organisoida yksinään.
Tutkimus, joka julkaistiin 11. marraskuuta lehdessä Proceedings of the National Academy of Sciences, ehdottaa, että kolme bakteerikantaa sallii neljännen tulla verenkiertoon ja jättää jätettä kudoksiin koko kehossa. A. hydrofila on harvinainen syy lihassa syöviin infektioihin, mutta Chopra arvasi, että muut lihaa syövät bakteerit, kuten E. coli, voi myös käyttää samanlaista hyökkäysstrategiaa. Tämän osoittamiseksi tarvitaan kuitenkin lisää tutkimusta, hän sanoi.
"Ne voivat eritellä toksiineja ... mutta heillä voi olla samanlainen 'ristipuhe' eri kantojen välillä", Chopra sanoi. "Päivän lopussa näen tämän vaikuttavan paljon laajemmin kliinisiin olosuhteisiin."
Useita mikrobeja
Kun tartunnan saanut potilas saapui sairaalaan, lääkärit käyttivät perinteistä diagnostiikkaa määrittääkseen, mikä taudinaiheuttaja oli syyllinen. He tunnistivat A. hydrofila, mikrobi, jota esiintyy yleisesti makean veden ja murto-olosuhteissa, järvistä jokiin juomaveteen, UpToDate-kliinisen referenssisivuston mukaan. Nieltynä itä voi aiheuttaa ripulia tai saastuttaa kehon pehmytkudoksia. Mutta kun A. hydrofila pääsee avoimeen haavaan, ja siitä voi tulla kauhistuttava sairaus, jota kutsutaan "nekrotisoivaksi fassiitiksi".
Harvinaisten infektioiden kansallisen järjestön mukaan harvinainen tartunta saapuu nopeasti ja tappaa sidekudokset koko kehoon, jolloin sairastunut henkilö on alttiina elimen vajaatoiminnalle ja kuolemalle. Lihansyövä-infektio on hoidettava nopeasti antibiooteilla tai leikkauksella, kuten uuden tutkimuksen potilaalla oli. Loppujen lopuksi vain nelinkertainen amputaatio voi pelastaa potilaan hyökkäävistä mikrobista.
Potilaan alkuperäinen diagnoosi ei paljastanut miksi tartunta otti niin äkillisen ja tappavan käänteen. Perinteiset diagnostiset testit tunnistavat bakteerien tuottamien proteiinien ja toksiinien perusteella erilaisia bakteerilajeja, Chopra selitti, joten tapauksen vivahteista jäi aluksi huomiotta. "Mutta jos DNA-tasolla ... se on täysin erilainen tarina", hän sanoi.
Kahdessa aiemmassa tutkimuksessa Chopra ja hänen avustajansa erottivat potilaasta bakteerinäytteet ja analysoivat kaiken mikrobien sisältämän geneettisen materiaalin. Analyysi paljasti neljä erillistä bakteerikantaa, joihin viitataan nimellä NF1 - 4, jotka yhdessä aiheuttivat lähes kuolemaan johtavan infektion. Mutta huomattavasti, kun toimitaan eristettynä, mikään neljästä kannasta ei aiheuttanut tappavaa infektiota hiirimalleissa. Oppiakseen kuinka mikrobit toimivat vuorovaikutuksessa aiheuttaen vakavaa infektiota, kirjoittajat etsivät bakteerikantojen DNA: ta ja tartunnan saaneet hiirimalleja useilla kannoilla kerralla. Muuttamalla bakteerien DNA: ta, tutkijat voivat vaihtaa kunkin kudosta tappavan arsenaalin ja määrittää, mitkä aseet tekivät sekoitetun infektion niin tappavaksi.
Osoittautuu, että jokaisella bakteerikannalla on "erilaiset arsenaalit vaikuttaakseen isäntään", Chopra sanoi.
Kolme neljästä kannasta, NF2 - NF4, sisältävät geneettiset ohjeet eksotoksiini A: n tai ExoA-nimisen toksiinin tuottamiseksi, joka estää tartunnan saaneita soluja rakentamasta uusia proteiineja. Yksin nämä kolme kantaa hajottavat edelleen lihaskudoksen ja pääsevät verenkiertoon, mutta immuunijärjestelmä puhdistaa patogeenin nopeasti kehosta.
Sitä vastoin viimeinen neljästä kannasta, NF1, näyttää olevan vähemmän alttiita immuunikohtauksille, mutta ei pysty muodostamaan omaa ExoA: ta. Yksin työskennellessä mikrobi pysyy suurelta osin eristettynä lähellä infektiokohtaa, tukkeutuneena lihaskudoksen seinämiin. Bakteerien tiimityö tulee tänne. Kun useita kantoja A. hydrofila tartuttavat kehon, ExoA: ta tuottavat kannat repivät lihakselliset esteet alas, jolloin NF1 voi mennä "lihaa syövälle" riehuaan.
Mielenkiintoista on, että kolme muuta kantaa pysyvät lähellä tartuntapaikkaa, kun taas NF1 ottaa johtoaseman ja nousee verenkiertoon. Kirjoittajat havaitsivat, että NF1 tuottaa todella ainutlaatuisen toksiinin, joka tappaa kehon kudosten lisäksi myös muut A. hydrofila; itse NF1-kanta pitää itse vasta-ainetta omalle kotitekoiselle myrkkylleen.
Parempi diagnostiikka?
Uusilla havainnoilla voi olla vaikutusta uusien mikrobidiagnostiikkatyökalujen etsimiseen, Chopra sanoi. Kun lääkärit ajattelevat sekoitettuja infektioita, he yleensä ajattelevat kahden tai useamman täysin erillisen bakteerilajin aiheuttamia infektioita, hän sanoi. Mutta nykyinen tapaus osoittaa, että saman lajin eri kannat voivat myös ryhtyä aiheuttamaan sairauksia ja kukin kanta voi olla alttiina erilaisille antibioottihoitoille.
"Kun hoitamme annetulla antibiootilla, puhdistamme organismin kehosta", Marylandin yliopiston mikrobiologi Rita Colwell totesi lausunnossaan. "Mutta jos siellä on jotakin muuta organismista, joka osallistuu infektioon ja joka on myös patogeeninen, niin mikä tahansa antibioottihoito, joka ei myöskään kohdistu kyseiseen organismiin, saattaa olla vain raivauskohta kasvulle kuin hullu."
Vaikka geneettiset työkalut käytetään nykyään harvoin tartuntojen diagnosointiin, ne voisivat joskus osoittautua hyödyllisiksi monien bakteerikantojen aiheuttamien monimutkaisten bakteeri-infektioiden karakterisoinnissa, Chopra sanoi.
Mutta kaikki eivät ole samaa mieltä tämän ennusteen kanssa.
"Luulenko, että se muuttaa nekrotisoivan faskiitin kliinistä hoitoa? Ei välttämättä", kertoi Live Science: lle tohtori Amesh Adalja, lääkäri ja tartuntatautien asiantuntija Johns Hopkinsin yliopistosta Baltimoressa, joka ei ollut mukana tutkimuksessa.
Koska nekroosiva fasciitis toimii niin nopeasti, siihen mennessä, kun lääkärit tarkistavat kunkin infektion aiheuttavan kannan, voi olla "liian myöhäistä tehdä ero", Adalja kertoi. Eri kantojen tunnistaminen voisi auttaa ohjaamaan lievempää kohtelua A. hydrofila infektiot, joissa tietty bakteerien yhdistelmä saattaa huonontaa tulosta, hän sanoi. Mutta sellaisenaan näitä kantoja voitiin havaita vain "hienostuneilla geneettisillä välineillä", joita ei yleensä löydy kliinisissä olosuhteissa.
Silti tutkimus selvittää tapoja, joilla useat bakteerikannot voivat yhdistyä leviämään kehossa, tuhoamalla, Adalja sanoi. Olisi mielenkiintoista tutkia, käyttävätkö yleisemmät bakteerit samoja strategioita tartunnan leviämiseksi kehossa, hän lisäsi.
