Doktorgradsstipendiat Ingun Lund Witsø har forsket på hvordan man kan gjøre bakterier mindre farlige ved å forstyrre kommunikasjonen dem i mellom. (Foto: Jan Unneberg, UiO)
Doktorgradsstipendiat Ingun Lund Witsø har forsket på hvordan man kan gjøre bakterier mindre farlige ved å forstyrre kommunikasjonen dem i mellom. (Foto: Jan Unneberg, UiO)

Nytt stoff ødelegger for E.coli-bakterien

Et kunstig molekyl viser seg å kunne torpedere E.coli-bakteriens evne til å fremkalle sykdom. Funnet kan trolig brukes i kampen mot antibiotikaresistens. 

Publisert

E. coli

E.coli er en type bakterier som alle mennesker og varmblodige dyr har naturlig i tykktarmen. Bakteriene hjelper til i fordøyelsesprosessen.

Visse grupper av E. coli forårsaker ulike typer tarminfeksjoner.

Symptomer på infeksjon kan blant annet være diaré, urinveisinfeksjon, og i de mest alvorlige tilfellene nyresykdom (barn og eldre er spesielt utsatt).

Bakteriene smitter gjennom forurenset kjøtt, grønnsaker, melkeprodukter eller vann, eller gjennom direkte eller indirekte kontakt med dyr, badevann eller mennesker i mellom.

Infeksjon forårsaket av E.coli skal i utgangspunktet ikke behandles med antibiotika, men det benyttes dersom det er mistanke om annen bakteriell infeksjon samtidig.

For å unngå E.coli-smitte, anbefales man å være nøye med steking av kjøttprodukter, unngå upasteurisert melk, skylle rå grønnsaker godt, passe på kjøletemperaturen på matvarer, være påpasselig med å vaske hender, kniver og annet kjøkkenutstyr.

Kilde: Helsedirektoratet

 

Vi har den i oss alle sammen. Særlig finnes den i tykktarmen, der den hjelper oss å fordøye maten vi spiser. I tillegg bidrar den til å danne vitamin K, som er viktig for beinbygningen.

Likevel er det mange som har negative assosiasjoner til bakterien, eller Escherichia coli, som er dens fulle navn. Det er fordi noen varianter av E. coli lager giftstoffer – som for oss mennesker i ytterste konsekvens kan føre til alvorlig sykdom og død. 

Kan bli alvorlig syk

Selv om E. coli i utgangspunktet gjør en viktig jobb i fordøyelsessystemet, kan det gå riktig galt hvis vi får i oss en av de giftige typene.

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, og i noen tilfeller har bakterien dødelig utgang for dem som blir smittet.

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

Forstyrrer kommunikasjonen

Gjennom et mikroskop har forskere observert at det er først når E. coli-bakteriene samler seg og fester seg til hverandre at det fører til sykdom. Disse bakteriesamlingene kalles biofilm.  

– For å kunne samle seg sammen til en biofilm må bakteriene snakke med hverandre, forteller doktorgradsstipendiat Ingun Lund Witsø fra Det odontologiske fakultet ved Universitetet i Oslo. Hun er i innspurten av doktorgradsprosjektet sitt, der hun forsker på måter å redusere E. coli-bakterienes skadevirkninger.

– Bakteriene sender signalmolekyler seg imellom. Det er på en måte språket til bakteriene. Det er slik de kommuniserer. 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.

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)
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)

Mindre risiko for sykdom

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

Det hun fant, var at molekylet Tiofenon forstyrrer kommunikasjonen mellom bakteriene på en svært effektiv måte.

– Når E. coli-bakterienes måte å snakke sammen på blir forstyrret, så brytes også mønsteret for hvordan de oppfører seg. Da klarer de verken å feste seg til celler i tarmen eller å samle seg og danne biofilm, sier hun.

Og når bakteriene ikke danner biofilm, svekkes også evnen til å framkalle sykdom. 

Nyttig mot antibiotikaresistens

Stadig flere bakterier utvikler motstandsdyktighet mot antibiotika, eller antibiotikaresistens, 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 forskere 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, legger hun til. 

E. coli-bakterien har gener som koder for trådlignende strukturer. Disse trådene gjør det enklere for bakterien å feste seg til overflater. Genene må være aktive for at bakteriene skal lage disse trådene, og de blir aktive gjennom at de kommuniserer. Det Tiofenon gjør er å forstyrre kommunikasjonen. Slik hindrer de at genene blir aktivert, og dermed blir heller ikke trådene produsert. E. coli får da vanskeligere for å feste seg og danne biofilm. Til venstre ser vi en E. coli- bakterie som har blitt tilført Tiofenon. Som vi ser mangler det en trådlignende struktur. Til sammenligning ser vi på bildet til høyre bakterier som ikke er behandlet med Tiofenon, og har produsert vanlige tråder. (Foto: Ida Hegna, Farmasøytisk instiutt, UiO)
E. coli-bakterien har gener som koder for trådlignende strukturer. Disse trådene gjør det enklere for bakterien å feste seg til overflater. Genene må være aktive for at bakteriene skal lage disse trådene, og de blir aktive gjennom at de kommuniserer. Det Tiofenon gjør er å forstyrre kommunikasjonen. Slik hindrer de at genene blir aktivert, og dermed blir heller ikke trådene produsert. E. coli får da vanskeligere for å feste seg og danne biofilm. Til venstre ser vi en E. coli- bakterie som har blitt tilført Tiofenon. Som vi ser mangler det en trådlignende struktur. Til sammenligning ser vi på bildet til høyre bakterier som ikke er behandlet med Tiofenon, og har produsert vanlige tråder. (Foto: Ida Hegna, Farmasøytisk instiutt, UiO)

Fremtidens munnskyllemidler 

Forskningen på bakterienes kommunikasjonsmønstre og hvordan de ter seg er fortsatt på grunnforskningsstadiet. 

– Men vi kan se for oss at et kunstig molekyl med de egenskapene som Tiofenon har, for eksempel kan tilsettes munnskyllemiddel i framtida, sier Witsø. Stoffet kan 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 tilførsel av Tiofenon kan tenkes å motvirke dette. Siden biofilm er en hyppig årsak til infeksjoner på implantater, kan vi også tenke 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 stoffet for eksempel være et nyttig middel for å bekjempe problemer med biofilm i oljerør, på understellet til båter, kjøletårn og forskjellige maskiner og installasjoner. 

Det er professor og hovedveileder Anne Aamdal Scheie og professor Tore Benneche som har 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.

Referanse: 

Witsø IL, mfl. Thiophenone and furanone in control of Escherichia coli O103:H2 virulence. Pathogens and Disease. 2014;70, 3. Sammendrag.