Fotodynamiczna terapia kurkuminą – przyszłość walki z zakażeniami lekoopornymi

W 2017 roku w szpitalu w Nevadzie doszło do tragicznego incydentu. Kobieta, przyjęta z powodu zapalenia płuc, zmarła wskutek niewydolności wielonarządowej i sepsy. Winowajcą był szczep bakterii odporny na aż 26 różnych antybiotyków. Te superbakterie, czyli drobnoustroje oporne na antybiotyki, stanowią jedno z największych globalnych zagrożeń dla zdrowia publicznego.

Do walki z tym śmiertelnym problemem dołączyli naukowcy z Texas A&M, którzy wykazali, że kurkumina – związek chemiczny nadający kurkumie charakterystyczny żółty kolor – może potencjalnie zmniejszać antybiotykooporność.

Badacze dowiedli, że gdy bakterie zostaną nakarmione kurkuminą, a następnie poddane działaniu światła, w ich wnętrzu zachodzą reakcje prowadzące do ich śmierci. Proces ten zmniejsza liczbę szczepów odpornych na antybiotyki i ponownie zwiększa skuteczność konwencjonalnych terapii antybiotykowych.

Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie Scientific Reports.

Rosnące zagrożenie superbakterii

Przed odkryciem antybiotyków choroby zakaźne były główną przyczyną śmierci i niepełnosprawności na całym świecie. Dzięki tym przełomowym lekom średnia długość życia człowieka wzrosła o 23 lata. Jednak w ostatnich dekadach odkrycia nowych antybiotyków znacznie zwolniły, podczas gdy bakterie oporne na leczenie stały się coraz powszechniejsze, wprowadzając erę superbakterii, takich jak Staphylococcus aureus oporny na metycylinę (MRSA), enterokoki oporne na wankomycynę czy lekooporne bakterie powodujące zapalenie płuc. Eksperci przewidują, że choroby zakaźne ponownie staną się jedną z głównych przyczyn zgonów, odpowiadając za nawet 10 milionów zgonów rocznie.

„Gdy bakterie zaczynają uodparniać się na standardowe antybiotyki, mamy do czynienia z antybiotykową katastrofą” – wyjaśnia prof. Vanderlei Bagnato z Wydziału Inżynierii Biomedycznej, współautor badania. „Aby temu zapobiec, musimy znaleźć alternatywne sposoby eliminacji superbakterii lub opracować nowe metody zmiany ich procesów biologicznych, by antybiotyki znów zaczęły działać.”

Bakterie wykazują naturalne zróżnicowanie w obrębie populacji, co sprawia, że niektóre z nich mogą przetrwać terapię antybiotykową i kontynuować namnażanie. Zespół badaczy postanowił ograniczyć tę heterogeniczność, by skuteczniej kontrolować odporność bakteryjną.

Fotodynamiczna inaktywacja bakterii z użyciem kurkuminy

Jedną z obiecujących strategii zwalczania oporności na antybiotyki jest fotodynamiczna inaktywacja, która wykorzystuje światło i światłoczułe substancje (fotosensybilizatory) do generowania reaktywnych form tlenu niszczących drobnoustroje. W swoich eksperymentach naukowcy użyli kurkuminy, która jest naturalnym składnikiem diety bakterii. Metodę tę przetestowano na szczepach Staphylococcus aureus opornych na amoksycylinę, erytromycynę i gentamycynę.

Bakterie poddano wielokrotnym cyklom ekspozycji na światło, a następnie porównano minimalne stężenia antybiotyków potrzebne do ich eliminacji przed i po naświetlaniu.

„Gdy mamy populację bakterii, w której niektóre szczepy są oporne, możemy wykorzystać fotodynamiczną inaktywację do zmniejszenia ich różnorodności, pozostawiając jedynie te, które reagują podobnie na antybiotyki” – mówi prof. Bagnato. „Dzięki temu możemy precyzyjnie określić odpowiednią dawkę antybiotyku potrzebną do zwalczenia infekcji.”

Przyszłość terapii wspomaganych kurkuminą

Badacze podkreślają, że fotodynamiczna inaktywacja z użyciem kurkuminy ma ogromny potencjał jako terapia wspomagająca antybiotykoterapię, zwłaszcza w leczeniu zakażeń wywołanych przez bakterie oporne na leki, takich jak zapalenie płuc.

„Jest to metoda niskokosztowa, co ma kluczowe znaczenie w redukcji kosztów leczenia zarówno w krajach rozwijających się, jak i w Stanach Zjednoczonych” – zaznacza prof. Vladislav Yakovlev, współautor badania. „Ma również potencjalne zastosowanie w medycynie wojskowej, gdzie mogłaby pomóc w leczeniu ran bojowych i zapobieganiu rozwojowi oporności na antybiotyki w warunkach pola walki.”

W badaniach uczestniczyli także dr Jennifer Soares, główna autorka artykułu, oraz dr Kate Blanco z Instytutu Fizyki w São Carlos na Uniwersytecie São Paulo w Brazylii.

Projekt został sfinansowany przez São Paulo Research Foundation, Narodową Radę ds. Badań Naukowych i Technologicznych, Instytut Badań nad Rakiem w Teksasie, gubernatorską inicjatywę badawczą Uniwersytetu, Biuro Badań Sił Powietrznych USA oraz Narodowy Instytut Zdrowia.

Źródło: Scientific Reports, Texas A&M University