Oportünistik bir patojenin kolektif kaçış mekanizmaları

Pseudomonas aeruginosa, oportünistik patojen olarak bilinen bir bakteri türü. Son yıllarda ise antibiyotiklere geliştirdiği hızlı dirençle gündemimize giren bir tür.

Dünya Sağlık Örgütü tarihinde ilk kez 2017 yılında, antibiyotiğe dirençli “öncelikli patojenler” listesi yayımlamıştı. Bu listede, geliştirdikleri antibiyotik direnci nedeniyle insanlığı tehdit eden 12 bakteri ailesi sıralanmıştı. Dünya Sağlık Örgütü listeyi üç ana kategoriye ayırdı: Kritik, yüksek seviyede öncelikli ve orta derecede öncelikli. Karbanepeme dirençli  Pseudomonas aeruginosa türleri ise bu listede kritik başlığında yer alıyor. Dolayısıyla bu türün antibiyotik direnç mekanizmalarını anlamak oldukça önemli. Bu konuda oldukça yetenekli oldukları ortada.

Pseudomonas aeruginosa, bir tür tek hücreli olsa da, kendi benzerleriyle birlikte kolektif hareket ediyor. Bu bakteri türü, “süzülme (swarming) hareketliliği” gösteriyor. Bu tür bakterilerin flagella denilen kuyrukları ve pilus denilen daha küçük yapıları aracılığı ile kolektif bir süzülme hareketi yaptıkları biliniyor. Yani bu bakteriler, kuyruk ve pilusları aracılığıyla, kolonilerindeki diğer hücrelerle birlikte hareket etme yeteneğine sahipler.

Amerikan Mikrobiyoloji Topluluğunun Journal of Bacteriology dergisinde 5 Kasım’da yayımlanan çalışmada araştırmacılar bu süzülme hareketinin bakteriyofaj enfeksiyonu ve antibiyotiklerden nasıl etkilendiğini ortaya koydular*. Bakteriyofajlar, bakterileri enfekte eden virüslerdir. Araştırmacılar, petri kaplarında katı besiyeri üzerinde büyüttükleri Pseudomonas aeruginosa kolonilerini ya bakteriyofajla enfekte ettiler ya da antibiyotik diskleri ile antibiyotiğe maruz bıraktılar. Sonuçlar oldukça çarpıcıydı. Virüs ile enfekte edilen bakteri alt popülasyonlarında süzülme hareketinin durduğu ve bakterilerin bir sinyal iletim molekülü olan PQS’yi salgıladıkları gözlendi. Bu molekül, virüsle enfekte olmamış sağlıklı bakteri gruplarını uyarıp öteleyerek enfekte bölgeden uzaklaşmalarını sağlıyordu. Böylece, virüs enfeksiyonu küçük bir bölgede tecrit ediliyordu. Yine aynı şekilde, antibiyotik verilen bölgede de aynı mekanizma görüldü. Antibiyotiğin etkin olduğu bölgede süzülme hareketi durdu. Sağlıklı bakteriler, antibiyotiğin yayıldığı ve bakteriyi etkilediği alandan süzülerek uzaklaştı. Araştırmacılar çalışmalarıyla, PQS molekülünün yalnızca bir haberleşme molekülü olarak değil, stres uyarıcı bir sinyal olarak da çalıştığını gösterdiler. Antibiyotikten etkilenen bakterilerin yaydığı bu sinyali alan diğer bakteriler, antibiyotik stresinden hep birlikte kaçmayı başardı.

Bu mekanizma, antibiyotik direncine dair bilmediklerimize ışık tutuyor. Görünüşe bakılırsa, insanlığın bakterilerle olan ortak yaşamında Pseudomonas aeruginosa gibi oportünistik bakterilerin kolektif hareketi, bu bakterilerin antibiyotiklerden kaçabilmesine olanak sağlıyor. Sanırım onlardan öğrenecek çok şeyimiz var.

* Bru J-L, Rawson B, Trinh C, Whiteson K, Høyland-Kroghsbo NM, Siryaporn A. 2019. PQS produced by the Pseudomonas aeruginosa stress response repels swarms away from bacteriophage and antibiotics. J Bacteriol 201:e00383-19. https://doi.org/10.1128/JB .00383-19.