Nghiên cứu tiết lộ cách vi khuẩn kháng thuốc tiết ra độc tố, đề xuất các mục tiêu để giảm độc lực

Kháng thuốc kháng sinh là một trong 10 mối đe dọa sức khỏe cộng đồng toàn cầu hàng đầu theo Tổ chức Y tế Thế giới và các nhà khoa học đã cố gắng tìm ra các công cụ mới để chữa các bệnh nhiễm trùng kháng thuốc nguy hiểm nhất. Nghiên cứu do một nhà khoa học của Đại học Maryland phối hợp với Viện Dị ứng và Bệnh Truyền nhiễm Quốc gia chỉ đạo cho thấy rằng việc giảm độc lực trong các bệnh nhiễm trùng kháng thuốc thay vì cố gắng tiêu diệt vi khuẩn hoàn toàn có thể đưa ra một phương pháp điều trị thay thế.

Nghiên cứu của họ đã tiết lộ cách thức hai loại protein cho phép vi khuẩn Staphylococcus aureus (MRSA) kháng methicillin tiết ra độc tố khiến con người bị bệnh. Nghiên cứu cho thấy rằng các liệu pháp nhắm vào hai loại protein này có thể vô hiệu hóa MRSA, khiến nó ít nguy hiểm hơn và thậm chí có thể vô hại. Cách tiếp cận như vậy cũng sẽ làm giảm nguy cơ thúc đẩy kháng thuốc kháng sinh.

Bài báo được xuất bản vào ngày 13 tháng 2 năm 2023 trong Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia gợi ý rằng các cơ chế tương tự có thể tồn tại ở các vi khuẩn khác, chỉ ra tiềm năng của một phương pháp mới để điều trị các bệnh nhiễm trùng do vi khuẩn khác.

Seth Dickey, trợ lý giáo sư tại Khoa Thú y UMD và là tác giả chính của nghiên cứu cho biết: “Chúng tôi đang tìm kiếm một cách khác để tiếp cận MRSA. "Chúng tôi quan tâm đến việc tìm hiểu cách thức vi khuẩn gây bệnh để xem liệu chúng tôi có thể can thiệp trực tiếp vào các yếu tố độc lực mà vi khuẩn tạo ra hay không. Nếu chúng tôi có thể vô hiệu hóa nó, thì chúng tôi có thể không phải lo lắng về việc nó trốn tránh các tác nhân chống vi trùng."

Tình trạng kháng kháng sinh phát triển khi một loại thuốc điều trị tiêu diệt một số chứ không phải tất cả các tế bào vi khuẩn. Vi khuẩn còn sót lại có xu hướng đề kháng tự nhiên, vì vậy nếu chúng có cơ hội tái tổ hợp, lần nhiễm trùng tiếp theo sẽ mạnh hơn khi đối mặt với kháng sinh. Việc nhân giống có chọn lọc không chủ ý này đã dẫn đến các siêu vi khuẩn như MRSA và bệnh lao đa kháng thuốc.

Một cách tiếp cận để điều trị nhiễm trùng làm cho nó ít gây hại hơn mà không giết chết nó, có thể loại bỏ khả năng nhân giống chọn lọc như vậy. Trong MRSA, nỗ lực đó đã bị cản trở bởi thực tế là vi khuẩn tạo ra nhiều loại độc tố. Hiểu từng cơ chế và tắt nó là một thách thức vô cùng lớn. Vì vậy, Dickey và các đồng nghiệp của ông đã quyết định không xem xét cách các tế bào tạo ra chất độc, mà xem cách chúng tiết những chất độc đó vào vật chủ của chúng.

Công trình trước đây của Dickey và các nhóm khác đã phát hiện ra rằng hai protein đóng vai trò như những chiếc phà vận chuyển các phân tử độc tố qua màng tế bào vi khuẩn ra môi trường bên ngoài. Nhưng không rõ tại sao lại có hai loại protein vận chuyển và chúng hoạt động như thế nào. Nếu không có sự hiểu biết này, các nhà khoa học không thể phát triển các liệu pháp ngăn chặn sự tiết chất độc.

Để hiểu cơ chế hoạt động, Dickey và nhóm của ông đã loại bỏ từng loại chất vận chuyển thông qua kỹ thuật di truyền và quan sát cách các tế bào MRSA tiết ra chất độc. Họ phát hiện ra rằng một protein vận chuyển thu thập các chất độc ưa nước, hoặc ưa nước, trôi nổi trong tế bào chất của tế bào và vận chuyển chúng qua màng tế bào. Khi không có chất vận chuyển đó, các chất độc ưa nước tiếp tục tích tụ bên trong các tế bào MRSA, nơi chúng vô hại đối với cả MRSA và bất kỳ vật chủ tiềm năng nào.

Khi nhóm nghiên cứu loại bỏ protein vận chuyển thứ hai, kỵ nước hoặc đẩy nước, độc tố sẽ tích tụ trong tế bào. Điều này rất quan trọng, bởi vì những chất độc này có xu hướng tự di chuyển ra khỏi tế bào chất chứa nhiều nước và trú ngụ trong màng tế bào nhiều dầu hơn. Và đó là nơi độc tố MRSA gây hại cho các tế bào chủ và các tế bào MRSA. Vì vậy, nếu không có protein vận chuyển thứ hai, các tế bào MRSA sẽ bị hư hại bởi các độc tố kỵ nước của chính chúng.

Điều này cho thấy rằng phương pháp trị liệu trong tương lai nhắm vào một chất vận chuyển có thể làm giảm độc lực và phương pháp trị liệu nhắm vào chất vận chuyển thứ hai có thể làm giảm độc lực đồng thời có tác dụng kháng sinh.

Những phát hiện của nghiên cứu có ý nghĩa ngoài MRSA. Khi các nhà nghiên cứu xem xét bộ gen của nhiều loại vi khuẩn khác, họ phát hiện ra rằng nhiều loại có gen sản xuất hệ thống protein vận chuyển kép tương tự như hệ thống mà họ tìm thấy ở MRSA.

Nguồn Đại học Maryland