Bakteriemija arba apsinuodijimas krauju atsiranda, kai bakterijos įveikia organizmo imuninę apsaugą. Bakteriemija gali pablogėti sepsiu – tokią sąlygą, kuri sudaro daugiau nei 1 iš 3 ligoninių mirčių per metus. Vis dėlto žmonės reguliariai susiduria su aplinkos bakterijomis ir kovoja be šios mirtinos įvykių.
Mokslininkai bando tiksliai išsiaiškinti, kaip bakterijos plinta visame kūne, kad sukeltų sisteminę infekciją, tikėdamiesi galiausiai sustabdyti šį procesą jo takuose.
Michaelas Bachmanas, MD, Ph.D., UM medicinos mokyklos patologijos ir mikrobiologijos bei imunologijos docentas ir buvęs Postdoc Caitlyn Holmes, Ph.D., bandė išspręsti šią paslaptį, daugiausia dėmesio skiriant gramų neigiamoms bakterijoms, tokioms kaip Klebsiella pneumoniaee, įprastas pneumonijos inicijuotų bakterijų šaltinis.
Ankstesniame darbe jie nustatė, kad bakterijos plinta trimis fazėmis: pradinės vietos užkrėtimas, pavyzdžiui, plaučiai; įėjimas į kraują; ir galiausiai kepenų ir blužnies filtravimo replikacija ir vengimas.
Tradiciškai bakterinės infekcijos analizė atliekama auginant audinius ir skaičiuojant susidariusių bakterijų skaičių.
„Eksperimentiškai mes galime lengvai išmatuoti pirmąją fazę, atsižvelgiant į tai, kaip bakterijos užkrečia plaučius, ir mes galime gana lengvai išmatuoti trečiąjį fazę, atsižvelgiant į tai, kaip bakterijos išgyvena šiuose kraujo filtruojančiuose organuose, ir ar jie replikavo, ar ne., Tačiau tas perėjimas iš plaučių ir į kraują tradiciškai buvo sunku išmatuoti”,-sakė Bachmanas.
Naudodami novatorišką brūkšninių kodų stiliaus sistemą, sukurtą kartu su kolegomis Harvardo universitete, Bachmanas, Holmsas ir jų komanda sugebėjo žymėti bakterijas su trumpais DNR fragmentais pelių modeliuose ir naudoti kompiuterinę analizę, kad sektų K. pneumonijos judėjimą visame kūne. Išvados skelbiamos žurnale Gamtos ryšiai.
Jie tikėjosi, kad bakterijos plaučiuose replikuos tol, kol toks taškas, kad jų klonai užvaldė plaučių gynybą, išsiliejo į kraują, sako Bachmanas.
Ir nors jie matė tokio tipo plitimą, kurį jie vadino metastazavusiu sklaida, taip pat buvo ir kito tipo įrodymų.
Netikėtai: „Maždaug pusei pelių buvo metastazavusio modelio, o kitoje pusėje buvo bakterijų, kurios savaime pabėgo į kraują, nereikia pirmiausia atkartoti iki daugybės“, – apie šį antrąjį režimą paaiškino Bachmanas, kurį jie vadino tiesioginiu skleidimu.
Apskritai, metastazavęs kelias koreliavo su stipresne infekcija nei tiesioginis kelias.
Be to, laikui bėgant infekcija progresavo iki daugiau metastazavusio modelio.
„Turime suprasti kiekvieno iš šių maršrutų biologiją, kad išsiaiškintume geriausius gydymo būdus“, – sakė Bachmanas.
„Infekcinės ligos mantros yra mantros, kuri yra surasti ir gydyti šaltinį, kad būtų sustabdyta bakteriemija.”
Atskleisti tiesioginį kelią gali reikšti, kad bakterijos nustato žemo lygio rezervuarus kitose kūno dalyse, kuriose galėtų būti geriau skirta gydyti kraujo infekcijas.
Be to, Holmsas sukūrė tiek K. pneumoniae, tiek pelių mutacijas, kurios paveikė sklaidos būdą, užsimindamas, kad bakterijų ir šeimininko imuninės sistemos sąveika gali lemti infekcijos rezultatą.
„Projektas prasidėjo labai pagrindiniu klausimu – kaip bakterijos palieka plaučius – kad mes dabar pateikėme tam tikrą įžvalgą, panaikindami didelę mūsų žinių spragą“, – sakė Holmsas.