16. december 2021

Danske forskere har opdaget nyt skjulested for antibiotikaresistens

Bakterier

Gener, der gør bakterier antibiotikaresistente, kan overleve længere, end vi troede. Det viser et nyt studie fra Københavns Universitet, som har påvist et hidtil ukendt skjulested for disse gener. Og det udgør en ny og vigtig brik i forståelsen af, hvordan resistente bakterier egentlig fungerer.

Getty Images
Foto: Getty Images

Antibiotikaresistens er et kapløb mellem os mennesker på den ene side, der iler for at finde nye antibiotika, som kan slå infektionssygdomme ned - og bakterierne på den anden side, der bliver mere og mere modstandsdygtige. Og lige nu fører bakterierne stort. Derfor er det vigtigt, at vi får mere viden om, hvordan resistente bakterier fungerer. En dansk forskergruppe har nu fundet en ny brik, der gør os klogere på ’fjenden’.

Forskerne fra Københavns Universitet har nemlig påvist, at en herskende antagelse om, at resistente bakterier vil miste denne egenskab, hvis der ikke er antibiotika til stede, er en sandhed med væsentlige modifikationer.

”En udbredt strategi til at bekæmpe antibiotikaresistens har været at bruge antibiotika i noget tid og så holde en pause i den tro, at bakterierne i mellemtiden taber deres resistensgener, hvorefter antibiotika så virker igen. Men den tilgang ser ikke ud til at holde,” siger den ene seniorforfatter til studiet, lektor Mette Burmølle fra Biologisk Institut.

Delt førsteforfatter Henriette Lyng Røder uddyber:

”Vores studie viser nemlig, at resistensgener kan gemme sig i inaktive bakterier, hvor de udgør et skjult lager af resistens, som bakterierne kan tære på. De forsvinder altså ikke bare uden videre, når der ikke er antibiotika til stede”.

Biofilm giver resistensgener et vigtigt kort på hånden

De fleste bakterier lever i samspil i såkaldte biofilm - samfund af bakterier indkapslet i en hinde af slim, som de danner, ofte på overfladen af et materiale. Det kan være alt fra sten og planter, til plak på tænderne og indopererede implantater. I biofilm findes der både aktive og inaktive bakterier. Slimen og dvaletilstanden hos de inaktive bakterier gør biofilm til en fæstning, der kan modstå store mængder antibiotika. Men det nye studie viser, at biofilm giver bakterierne endnu et stærkt kort på hånden.

”Vi kan se, at de aktive bakterier, der lever yderst i biofilmen, ikke bærer på resistensgener, når der ikke er antibiotika tilstede. Men længere inde i biofilmen er der et lag af inaktive bakterier, der ligger trygt og godt i dvale, og som bærer på resistensgener, selvom de ikke har brug for dem. Dette er vigtigt, fordi det betyder, at biofilm i bund og grund kan fungere som et lager til opbevaring af mange forskellige resistensgener,” siger Urvish Trivedi som er delt førsteforfatter på studiet.

Figure from scientific paper

For at kunne skelne mellem bakterier med og uden plasmid, og dermed med og uden antibiotikaresistens, modificerede forskerne bakterierne genetisk. De røde bakteriekolonier har plasmider, de grønne har ikke. Bakterierne blev studeret under forskellige forhold; Her er de dyrket i små, runde alginatkugler, der fikserer bakterierne så de ikke kan bevæge sig. Kuglerne blev herefter analyseret vha mikroskopi (illustration fra den videnskabelige artikel i NPJ Biofilms and Microbiomes).

Resistensgener bliver typisk spredt ved at de små DNA-molekyler plasmider hopper rundt mellem bakterier, som de bruger som værter. Man har hidtil troet, at bakterier kun holder på plasmider, så længe de kan drage nytte af dem, fx af deres resistensgener – og ellers smider dem igen. For plasmider er ikke gratis at have på kost, idet de tager energi fra bakterien og får den til at vokse langsommere. Og da aktive bakterier hele tiden er i konkurrence med hinanden om at vokse hurtigst, har det været en gåde, hvorfor mange bakterier bærer rundt på plasmider, uden at de gør gavn - det der i fagsprog hedder selektion.

Det nye studie giver ét af svarene. Når det gælder inaktive bakterier, er vilkårene nemlig anderledes.

”I modsætning til de aktive bakterier i biofilmen, vokser de inaktive bakterier inderst i biofilmen ikke, og dermed er de ikke i konkurrence med hinanden. Det betyder, at der er plads til, at de kan bære plasmider. På den måde bliver der opbygget et lager af resistensgener i biofilmen. Og det er selvfølgelig en kæmpe fordel for bakterierne at kunne spare resistens op til ’dårlige tider’ – i dette tilfælde er det, når bakterien atter møder det pågældende antibiotikum,” forklarer Mette Burmølle.

Vi slipper ikke af med dem

Forskerne regner med, at resistenslagrene i biofilm primært opbygges i miljøbakterier, som for eksempel findes i jord, luft og spildevand. Men det er velkendt, at forskellige arter af bakterier kan overføre resistens til hinanden – fx kan resistens i miljøbakterier overføres til de typer af bakterier, der gør mennesker syge.

”Enormt mange bakterier med antibiotikaresistente gener, som stammer fra mennesker og husdyr, havner i spildevand og kan muligvis sprede sig ad den vej til miljøet. En bekymring er, at sådanne bakterier, kan ende med at gøre miljøbakterier til patogener – altså den slags bakterier, der er sygdomsfremkaldende. På den måde hænger det hele sammen,” siger Jonas Stenløkke Madsen som ligeledes er seniorforfatter på studiet.

Alt i alt fortæller de nye resultater os, at resistente bakterier er endnu bedre til at overleve, end vi troede, slutter han:

”I det større billede betyder det, at hvis der er en masse inaktive bakterier i miljøet – fx ude i jorden, så forsvinder de resistente gener ikke bare med tiden, når der ikke er antibiotika tilstede. Derfor bør vi overveje at gøre op med den tanke, at vi kan slippe af med resistensgener og i stedet antage, at de hele tiden er der. Forståelse for sådanne dynamikker kan ruste os bedre til at tage kampen op mod de antibiotikaresistente bakterier.”

Kontakt

Mette Burmølle
Lektor
Biologisk Institut
Københavns Universitet
40 22 00 69
burmolle@bio.ku.dk

Jonas Stenløkke Madsen
Adjunkt
Biologisk Institut
Københavns Universitet
21 28 85 35
jsmadsen@bio.ku.dk

Maria Hornbek
Journalist
Det Natur- og Biovidenskabelige Fakultet
Københavns Universitet
22 95 42 83
maho@science.ku.dk

Læs også