As bactérias têm múltiplas estratégias para sobreviverem aos antibióticos: desenvolvendo resistência genética às drogas; atrasando seu crescimento; ou escondendo-se em biofilmes protetores.
Mas agora novos resultados de pesquisadores de Princeton e da California State University-Northridge (CSUN) lançaram luz sobre outra abordagem: auto-sacrifício.
Em uma população de bactérias E. coli tratadas com uma determinada molécula antimicrobiana, os pesquisadores descobriram que algumas bactérias que estavam morrendo absorveram grandes quantidades do antibiótico, permitindo que seus vizinhos sobrevivessem e continuassem crescendo.
Os pesquisadores criaram uma versão verde fluorescente modificada do antibiótico de interesse, uma molécula peptídica conhecida como LL37, que é produzida naturalmente pela pele humana, vias aéreas e outros órgãos que frequentemente entram em contato com bactérias do mundo exterior.
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O rastreamento dos movimentos da molécula brilhante por meio de uma população de bactérias, como mostrado na figura acima, revelou que o antibiótico estava se acumulando em um subconjunto de células mortas.
Dr. Andrej Košmrlj, professor assistente de engenharia mecânica e aeroespacial em Princeton, colaborou com a equipe da CSUN para desenvolver um modelo matemático para explicar mais completamente o fenômeno e ajudar investigações adicionais.
O modelo descreve a dinâmica de populações bacterianas que enfrentam diferentes concentrações do antimicrobiano, mostrando como as células mortas sequestram a molécula perigosa e prevendo o atraso no crescimento de células sobreviventes – cálculos confirmados por experimentos no laboratório de Sattar Taheri-Araghi, professor assistente de física na CSUN e co-autor sênior do estudo junto com Košmrlj.
“O modelo forneceu uma explicação física para como isso realmente funciona”, disse Košmrlj. “Tivemos uma surpreendente observação de que a concentração inibitória crítica de peptídeos antimicrobianos depende do número de bactérias e nosso modelo foi capaz de explicar por que isso acontece.”
Apesar deste novo entendimento, as questões permanecem sobre o que está acontecendo no nível molecular, disse Taheri-Araghi. “Esta pesquisa abre as portas para muitas perguntas que nunca foram feitas antes. Nossas descobertas têm profundas implicações para a evolução das bactérias – que existem há bilhões de anos – e também na medicina para o desenho e administração de novos antibióticos ”.
Os pesquisadores relataram seus resultados em um artigo publicado em 18 de dezembro de 2018, no eLife.