Columbia University Irving Medical Center
Met behulp van real-time beeldvorming van de binnenkant van de long hebben onderzoekers van het Vagelos College of Physicians and Surgeons ontdekt hoe een gevaarlijke stam van Stafylokokken de eerste afweermechanismen van de long omzeilt en binnen 10 minuten een proces in gang zet dat de long ernstig beschadigt.
Staphylococcus aureus, vooral de epidemische USA300-stam, is een belangrijke oorzaak van longontsteking bij ziekenhuispatiënten en veroorzaakt vaak longontsteking bij voorheen gezonde mensen met griep.
Om te weten te komen hoe USA300 zich eerst in de long vestigt, heeft een team van onderzoekers van de afdelingen Geneeskunde en Kindergeneeskunde – Jaime Hook, MD, Naeem Islam, PhD, Dane Parker, PhD, Alice Prince, MD, Sunita Bhattacharya, MD, en Jahar Bhattacharya, MD, DPhil – fluorescerende USA300-bacteriën in een levende muizenlong geïnjecteerd. Vervolgens keken ze wat er gebeurde met de bacteriën en de luchtzakken.
Live beeldvorming van de intacte luchtzakken van de longen is niet eenvoudig. Het Bhattacharya-laboratorium heeft een benadering ontwikkeld waarbij fluorescerende kleurstoffen via fijne glazen naalden in de luchtzakken kunnen worden geïnjecteerd, waardoor de luchtzakken optisch zichtbaar worden voor confocale microscopie.
De beelden toonden aan dat binnen 10 minuten na het binnendringen van de long, USA300 bacteriën zich ophopen in hoekjes van de luchtzakken van de long. In deze aggregaten waren de bacteriën in staat een van de verdedigingsmechanismen van de long te omzeilen: een dun laagje stromende vloeistof dat normaal gesproken bacteriën uit de luchtzakken veegt.
MRSA Aggregate in Nooks of Lung’s Air Sacs
De USA300-aggregaten werden ook niet beïnvloed door het antibioticum vancomycine, dat USA300-bacteriën in vitro kan doden maar meestal niet effectief is bij longontstekingspatiënten.
Met hun beeldvormingssysteem zagen de onderzoekers dat vancomycine er niet in slaagt USA300 in de long te bestrijden omdat het de bacteriële aggregaten niet kan penetreren.
Vancomycine werkte alleen tegen USA300-bacteriën in de long wanneer het PhnD-gen van de bacterie was geïnactiveerd of wanneer een antilichaam dat PhnD blokkeerde in de long was ingebracht. In vitro studies hebben aangetoond dat PhnD helpt bacteriën samen te binden tot een biofilm; de nieuwe studie is de eerste die aantoont dat PhnD ook op deze manier werkt binnen intacte luchtzakken van de longen.
Bij mensen is PhnD waarschijnlijk ook cruciaal bij het tot stand brengen van USA300-infecties: de onderzoekers ontdekten dat de bacteriën ook aggregeerden in hoekjes binnen de menselijke longen.
“De studie toont aan dat biofilm-achtige aggregaten belangrijk zijn bij het tot stand komen van USA300-infecties in de longen,” zegt Sunita Bhattacharya, “en dat het richten van PhnD of het vinden van andere manieren om bacteriële aggregaten te breken, kan helpen bij het voorkomen van door USA300 veroorzaakte longschade.