W przełomowym badaniu opublikowanym na łamach czasopisma Cell Reports, naukowcy wykazali, że pałeczka ropy błękitnej (Pseudomonas aeruginosa) – groźna, lekooporna bakteria wywołująca zakażenia szpitalne – potrafi degradować biodegradowalne plastiki wykorzystywane w nowoczesnej medycynie. Odkrycie to zmusza do przemyślenia sposobu projektowania i sterylizacji sprzętu medycznego oraz strategii kontroli zakażeń w placówkach ochrony zdrowia.
Z tego artykułu dowiesz się…
- Jak pałeczka ropy błękitnej (Pseudomonas aeruginosa) rozkłada medyczne tworzywa sztuczne.
- Dlaczego enzym Pap1 może być przełomem w zrozumieniu przetrwania bakterii w szpitalach.
- Jakie zagrożenia niesie degradacja plastiku w sprzęcie medycznym.
- Jakie są dalsze kierunki badań nad „plastożernymi” patogenami i biofilmami bakteryjnymi.
Pseudomonas aeruginosa – nie tylko lekooporna, ale i „plastożerna”
Pałeczka ropy błękitnej to jeden z najgroźniejszych patogenów szpitalnych. Bakteria ta odpowiada m.in. za sepsę, zapalenie płuc, infekcje ran i zakażenia układu moczowego. Jest szczególnie niebezpieczna dla osób z osłabioną odpornością i często występuje w środowiskach szpitalnych. Co istotne, wiele jej szczepów wykazuje oporność na większość dostępnych antybiotyków, co czyni leczenie wyjątkowo trudnym.
Najnowsze odkrycie wskazuje, że jeden z izolowanych w szpitalu szczepów tej bakterii wytwarza enzym o nazwie Pap1, który rozkłada polikaprolakton (PCL) – biodegradowalny plastik stosowany w implantach, szwach chirurgicznych, opatrunkach czy stentach. Jak wykazano, bakterie mogą wykorzystywać PCL jako źródło węgla – czyli po prostu żywić się plastikiem.
Plastiki, w tym powierzchnie plastikowe, mogą potencjalnie stanowić pożywienie dla tych bakterii. Patogeny z tą zdolnością mogłyby przetrwać dłużej w środowisku szpitalnym – powiedział prof. Ronan McCarthy z Brunel University of London.
Degradacja plastiku w sterylnym środowisku
Zaskakujące jest to, że enzym Pap1 został odkryty nie w glebie czy rzece, ale w środowisku szpitalnym – teoretycznie sterylnym. Bakteria była w stanie rozłożyć aż 78% próbki plastiku PCL w ciągu 7 dni. Przeniesienie genu kodującego Pap1 do bakterii Escherichia coli potwierdziło jego działanie – po ekspresji genu bakteria zaczęła rozkładać tworzywo sztuczne. Usunięcie genu z pałeczki ropy błękitnej całkowicie zatrzymało zdolność degradacji plastiku.
To oznacza, że musimy ponownie rozważyć, w jaki sposób patogeny istnieją w środowisku szpitalnym – dodaje McCarthy.
Biofilmy i przetrwanie bakterii
Dodatkowo enzym Pap1 zwiększał zdolność bakterii do tworzenia biofilmów – gęstych, ochronnych struktur bakteryjnych, które zwiększają odporność drobnoustrojów na środki dezynfekujące i antybiotyki.
Biofilmy są dominującym sposobem wzrostu bakterii, a przyjęcie tego sposobu wzrostu może sprawić, że patogeny będą szczególnie oporne na leczenie – podkreślają autorzy publikacji.
Możliwość tworzenia wgłębień w tworzywach i zasiedlania ich przez bakterie oznacza, że nawet pozornie sterylne urządzenia mogą stanowić ogniska zakażeń. Ryzyko dotyczy szczególnie sprzętów i implantów wewnątrz ciała – od stentów po cewniki i opatrunki.
Ryzyko dla nowoczesnej medycyny
Polikaprolakton, ze względu na biokompatybilność, jest szeroko stosowany w nowoczesnej medycynie – m.in. w chirurgii plastycznej, ortopedii i urologii. Zdolność bakterii do jego degradacji może prowadzić do niepowodzeń terapeutycznych, degradacji implantów i przewlekłych infekcji. Co więcej, naukowcy zidentyfikowali podobne enzymy u innych patogenów, co sugeruje, że również inne plastiki – takie jak politereftalan etylenu czy poliuretan – mogą być zagrożone.
Zdolność owada do zjadania plastiku prawdopodobnie pomaga mu przetrwać na powierzchniach w szpitalach, co potencjalnie prowadzi do wybuchów epidemii – zaznacza McCarthy.
Nowe podejście do projektowania i monitorowania
Zespół badawczy pracuje obecnie nad testami przesiewowymi, które pozwolą wykrywać patogeny zdolne do degradacji plastiku. Trwają również prace nad dodatkami antybakteryjnymi do PCL, które mogłyby zapobiec jego degradacji i zmniejszyć ryzyko zakażeń.
Eksperci ds. kontroli zakażeń podkreślają, że wyniki badania wymagają dalszych analiz, ale już teraz mogą wpłynąć na protokoły dezynfekcji i projektowania sprzętu medycznego. Konieczne może być opracowanie nowych, odpornych na degradację tworzyw sztucznych lub zmiana składu obecnych materiałów medycznych.
👉 Wyniki oraz opis badań znajdziesz pod TYM LINKIEM
Główne wnioski
- Pałeczka ropy błękitnej wytwarza enzym Pap1, który rozkłada tworzywo PCL stosowane w implantach, szwach i sprzęcie medycznym.
- Rozkład plastiku umożliwia bakteriom przeżycie w pozornie sterylnym środowisku oraz tworzenie opornych biofilmów.
- Enzym Pap1 zdegradował 78% próbki PCL w ciągu 7 dni, a bakterie wykorzystywały plastik jako jedyne źródło węgla.
- Odkrycie może wpłynąć na projektowanie nowych materiałów medycznych oraz strategie kontroli zakażeń w szpitalach.
Źródło:
- Cell Reports
- Brunel University
