English version of this page

Nytt stoff svekker E.coli

Et kunstig molekyl har vist seg å kunne ødelegge for E.coli-bakteriens evne til å framkalle sykdom. Det kan få følger for mer enn de sykdommene som denne bakterien forårsaker. Funnet kan nemlig også bidra i kampen mot den økende trusselen fra antibiotikaresistens.

E. coli-bakterien har gener som koder for trådlignende strukturer, som gjør det enklere for bakterien å feste seg til overflater. Til venstre ser vi en E. coli- bakterie som har blitt tilført Tiofenon. Som vi ser "mangler" disse trådene. Til sammenligning ser vi på bildet til høyre bakterier som ikke er behandlet med Tiofenon og har produsert "vanlige" tråder. AFM-bilde: Ida Hegna, Farmasøytisk Institutt, UiO.

E.coli-bakterien er både en velsignelse og en forbannelse for menneskekroppen. Vi har den i oss alle sammen, i likhet med ethvert pattedyr. Særlig finnes den i tykktarmen, der den har et viktig oppdrag i fordøyelsesprosessen. Likevel er det mange som har negative assosiasjoner til bakterien, eller Escherichia coli, som er det fulle navnet. Det er fordi noen varianter av E. coli lager giftstoffer - som dyr er immune mot, men som for oss mennesker kan få ødeleggende, og i ytterste konsekvens alvorlige, utslag. 

Kan bli alvorlig syk

Selv om E. coli i utgangspunktet hjelper oss å fordøye maten vi spiser, kan det gå riktig galt hvis vi får i oss en av de giftige variantene. Det kan lede til tarminfeksjon med blodig diaré og sterke magesmerter, urinveisinfeksjon, blodforgiftning eller nyresvikt. Barn, eldre og personer med nedsatt immunforsvar er spesielt utsatte for de alvorlige følgene, og i noen tilfeller har bakterien dødelig utgang for dem som blir smittet.

Skaden starter i biofilmen

Bilde hvordan bakterier danner biofilm på vanlig måte. (Foto: Steinar Stølen)

Hvis vi går ned på mikroskopisk nivå, så blir E.coli først sykdomsframbringende idet en rekke av bakteriene samler seg og fester seg til hverandre til det vi kaller en biofilm.  – For å kunne samle seg sammen til en biofilm må bakteriene snakke med hverandre, forteller doktorgradsstipendiat Ingun Lund Witsø fra Institutt for oral biologi, OD. Hun er i innspurten med sitt doktorgradsprosjekt der hun forsker på måter man kan redusere E.coli-bakterienes skadepotensial.

– Bakteriene sender signalmolekyler seg i mellom, det er slik de kommuniserer. Når når de samler seg til biofilm, klumper de seg sammen i en masse. Denne massen beskytter dem og gjør dem mer motstandsdyktige mot medisiner og immunforsvaret vårt. Men hvis vi forstyrrer kommunikasjonen mellom bakteriene, hindrer vi at de klarer å samle seg i biofilm. Dermed reduserer vi bakteriens skadepotensial og risikoen for å forårsake sykdom.

Tiofenon effektiv mot biofilmdannelse

Bilde viser bakterier som har blitt tilsatt Tiofenon. Bildene tydeliggjør den vesentlige forskjellen i mengde biofilm som bakteriene danner med og uten tilførsel av Tiofenon. (Foto: Steinar Stølen)

Witsøs doktorgradsprosjekt har i hovedsak dreid seg om å teste hvordan to syntetiske molekyler, Furanon F202 og Tiofenon TF101, påvirker E.coli-bakteriene.

Med utgangspunkt i oppbygningen til Furanon-molekylet, som er utviklet fra algen Delisea Pulchra, har professor og hovedveileder Anne Aamdal Scheie og professor Tore Benneche hatt ideen om å framstille og studere Tiofenon-molekyler. Disse molekylene er unike og produseres ved Kjemisk institutt ved UiO. Effekten av Tiofenon er ikke tidligere undersøkt i E. coli.

Det Witsø fant, var at Tiofenon forstyrrer kommunikasjonen mellom bakteriene på en svært effektiv måte: – Når E.coli-bakterienes måte å snakke sammen på forstyrres, så brytes også mønsteret for hvordan de handler. Da klarer de hverken å feste seg til celler i tarmen eller å samle seg og danne biofilm, sier hun. Når bakteriene ikke danner biofilm, svekkes også evnen til å framkalle sykdom.  

Nyttig mot antibiotikaresistens

Stadig flere bakterier utvikler resistens mot antibiotika, noe som betegnes som en av de største utfordringene det globale helsevesenet står ovenfor. – Antibiotikaresistensen truer all moderne vestlig medisin, mener leder for Antibiotikasenteret for primærmedisin, Morten Lindbæk, ifølge VG. I Europa har man allerede beregnet at cirka 25.000 mennesker dør hvert år som følge av resistente eller multiresistente bakterier.

– Dersom vi ikke finner alternative løsninger, er det bare et tidsspørsmål før vi ikke lenger har virksomme antibiotika. Å angripe bakterienes kommunikasjon kan være en ny måte å bekjempe farlige, motstandsdyktige bakterier på, mener Witsø. – Stoffer som forstyrrer kommunikasjonen mellom bakteriene, uten å drepe dem, reduserer risikoen for at bakteriene utvikler resistens. Nettopp derfor kan stoffer som Tiofenon bli nyttige i arbeidet mot antibiotikaresistens.

Andre bruksområder

Forskningen på bakterienes kommunikasjonsmønstre og hvordan de ter seg er fortsatt på grunnforskningsstadiet.   – Men man kan se for seg at et sånt kunstig molekyl med de egenskapene som Tiofenon har, for eksempel kan tilsettes munnskyllemiddel i framtida, forteller Witsø. Stoffet kan potensielt bidra til å løse opp plakk i munnen på en mer effektiv måte.

Andre mulige bruksområder kan være å tilsette stoffet i desinfeksjonsmidler, eller som tilleggspreparat til vanlig antibiotika. De beskyttede bakteriene i en biofilm er mindre tilbøyelige til å reagere på slike midler, men det kan tilførsel av Tiofenon tenkes å motvirke. Siden biofilm er en hyppig årsak til infeksjoner på implantater, kan man også tenke seg at stoffet kan festes fysisk til ulike typer proteser for å redusere og hindre biofilmdannelse. På lignende måte kan Tiofenon kanskje få en funksjon i industrien. Her kan en se for seg at stoffet kan være et nyttig middel for å bekjempe problemer med biofilm for eksempel i oljerør, på understellet til båter, kjøletårn, og forskjellige maskiner og installasjoner.

Doktorgradsstipendiat Ingun Lund Witsø har forsket på hvordan man kan gjøre bakterier mindre farlige ved å forstyrre kommunikasjonen dem i mellom. Hun holder prøveforelesning og disputas på Domus Odontologica på UiO 1. og 2. september. Witsøs prosjekt har vært en del av Cross Talk-gruppa ved Institutt for oral biologi. Foto: Jan Unneberg, OD/UiO.

 

Denne artikkelen er også publisert i en forkortet utgave på forskning.no.

Referanse

Witsø IL, Benneche T, Vestby LK, Nesse LL, Lönn-Stensrud J, Scheie AA. Thiophenone and furanone in control of Escherichia coli O103:H2 virulence. Pathogens and Disease. 2014;70(3):297-306. Sammendrag.

Emneord: E.coli, antibiotikaresistens, Tiofenon, Furanon, CrossTalk, Biofilm Av Hilde Zwaig Kolstad
Publisert 18. aug. 2015 09:07 - Sist endret 1. juni 2016 08:13