Longonsteking bij muco-patiënten

Onderzoeker:  Pierre Cornelis (Vrije Universiteit Brussel)

Pseudomonas aeruginosa is een bacterie die overleeft in heel diverse omstandigheden: van het wortelstel van planten tot de luchtpijp van de mens. Meestal zijn het onschuldige gasten. Maar bij patiënten met mucoviscidose kan de bacterie een levensgevaarlijke bedreiging vormen. Hoe komt dat? En wat leidt tot  de overschakeling van de onschadelijke naar de gevaarlijke vorm van de bacterie? Op die vragen zoekt Pierre Cornelis, samen met zijn onderzoeksteam, een antwoord. Het blijkt een samenspel te zijn tussen communicatie, biofilms en competitie voor ijzer. Het  onderzoek leidt hopelijk ook  tot nieuwe antibiotica.
 

Hoe bacteriën communiceren

Om elkaars aanwezigheid te voelen, gebruiken bacteriën een mechanisme dat ‘quorum sensing’ heet. Ze scheiden chemische stoffen uit om hun aanwezigheid te signaleren aan andere bacteriën. Zelf meten ze voortdurend de concentratie van die stoffen. Als slechts enkele bacteriën bij elkaar in de buurt zijn, blijft de concentratie laag. Onder die omstandigheden blijven ze op zichzelf doorleven. Omdat ons afweersysteem de bacteriën in toom houdt, zorgen ze meestal niet voor problemen. Maar bij muco-patiënten geraken de afweercellen niet door de taaie slijmlaag in de longen. Hierdoor kunnen de bacteriën blijven groeien en komen er meer signaalstoffen vrij. Stijgt de concentratie aan signaalstoffen boven een bepaalde drempelwaarde, dan wordt er in de bacteriën een knop omgedraaid. Ze beginnen samen te werken en starten met de aanmaak van een biofilm.
 

Biofilms maken bacteriën taai

Een biofilm bestaat uit een laag bacteriën omgeven door beschermend slijm. De bacteriën in een biofilm vertonen vaak totaal andere eigenschappen dan de vrij levende exemplaren. In het geval van P. aeruginosa betekent dat bijvoorbeeld dat ze plots ziekmakende stoffen beginnen aanmaken. Omdat ze in een biofilm zitten, zijn de bacteriën bovendien veel minder bereikbaar voor afweercellen van de gastheer of voor antibiotica. Pierre Cornelis onderzoekt hoe de bacteriën hun omgeving afspeuren naar signaalstoffen van andere bacteriën en  daarmee de vorming van biofilms beïnvloeden. Daarbij stootte hij op een onverwachte piste. In de strijd tussen bacteriën speelt de toegang tot ijzer een belangrijke rol.
 

De harde strijd om ijzer

In de wereld van de micro-organismen, zoals bacteriën of schimmels, heerst er een bikkelharde strijd om materialen uit de omgeving. Die zijn nodig om te kunnen groeien en zich voort te planten. IJzer is één van die waardevolle materialen. Hoe beter een micro-organisme erin slaagt om ijzer op te nemen uit de omgeving, hoe groter de kans dat het zich kan voortplanten. Een aantal bacteriënstammen, waaronder Pseudomonas, scheiden daarom ijzerbindende eiwitten uit (sideroforen). Die eiwitten worden uitgestuurd om ijzer ‘te vangen’, waarna de bacterie ze terug opneemt.

Normaal gezien trekken de bacteriën enkel hun eigen ijzervangers binnen. Maar uit onderzoek van Pierre Cornelis blijkt dat sommige Pseudomonas-stammen ook de ijzervangers van andere micro-organismen kunnen binnensmokkelen. Ze stelen de ijzerbindende eiwitten van andere micro-organismen om zo, op kosten van andere bacteriën, te kunnen groeien.

Bovendien is Cornelis bij Pseudomonas een ijzervanger op het spoor gekomen die giftig is voor andere micro-organismen. Het eiwit zorgt er dus voor dat de bacterie ijzer kan opnemen en tegelijkertijd de competitie uitschakelt. De productie van de ijzervanger hangt samen met het leven in biofilms.

Eén geïntegreerd netwerk
Recent is duidelijk geworden dat er een verband is tussen de moleculen waarmee bacteriën communiceren, het ijzermetabolisme, de aanmaak van biofilms en de capaciteit van de Pseudomonas om de groei van andere micro-organismen af te remmen. Pierre Cornelis onderzoekt nu hoe Pseudomonas dit klaarspeelt. Als we weten hoe Pseudomonas de groei van andere micro-organismen afremt, kunnen we die kennis inzetten voor de ontwikkeling van nieuwe antibiotica. Zo leidt de zoektocht naar een oplossing voor longontsteking bij muco-patiënten mogelijk tot de ontwikkeling van nieuwe antibiotica.
 

 Verwante onderzoeken aan VIB

 
 

 Nieuws