Det historiske synet på bakterier har vært at det er en sammenheng mellom forekomsten av en bestemt bakterie, og sykdom hos pasienten. Å fjerne akkurat denne bakterien har vært et viktig prinsipp for behandling, og helt siden Alexander Fleming oppdaget penicillinet i 1928 har dette vært foretrukket strategi.
Truslene vi står overfor med økende antibiotikaresistens, gjør at vi må tenke nytt. Ved å øke kunnskapen om hva som ligger til grunn for en fredelig sameksistens mellom mennesker og bakterier, forstår vi også mer av hva som går galt når bakteriene fører til sykdom hos oss.
Avhengig av bakterier
Nå vet vi at tilstedeværelsen av én spesiell bakterie ikke nødvendigvis betyr sykdom, og at det er fullt av bakterier både i oss og på oss. Faktisk så er vi helt avhengige av disse bakteriene for å fungere normalt. Bakteriene hjelper oss blant annet til å utvikle immunforsvaret vårt og produserer vitaminer slik som vitamin K.
Det å ukritisk eliminere alle bakterier kan derfor føre til mer skade enn nytte, og en riktig balanse av bakterier er viktig for helsa. Dette gjør at vi må tenke nytt både ved behandling av infeksjonssykdommer, og når vi skal møte utfordringene med økende antibiotikaresistens. I to ganske nylig publiserte studier har jeg sammen med resten av forskningsgruppen fra Institutt for oral biologi forsøkt å forstå mer av dette samspillet.
Bakterier som bor i munnhulen vår blir hele tiden utsatt for en mengde utfordringer og trusler. Det kan være variasjoner i pH og temperatur når vi spiser og drikker, konkurranse bakteriene seg imellom, samt daglige forsøk på å bli kontrollert og fjernet både av tannhygieneprodukter og immunforsvaret vårt.
Sanse endringer
For å overleve og trives er bakteriene helt avhengige av å kunne sanse det som skjer på utsiden av bakteriecellen, og å sette i gang de nødvendige endringene som kreves etter hvert som miljøet endrer seg.
En utbredt strategi både i våre menneskeceller og i bakterieceller er å overføre informasjon fra utsiden til innsiden av cellen ved hjelp av spesielle signalmolekyler. Disse signalmolekylene gjør at cellene kan gjøre passende endringer inne i cellen. Ett eksempel på et slikt signalmolekyl er syklisk-di-AMP, og det brukes først og fremst av bakterier.
Streptococcus mitis
Syklisk-di-AMP ble oppdaget først i 2008, og er bare studert i litt over 10 år. I løpet av disse årene har forskere sett at mengden av molekylet påvirker blant annet hvor sensitive bakterier er mot antibiotika. Blant bakteriene der en endring i syklisk-di-AMP-nivået fører til endret antibiotikatoleranse finner vi blant annet Streptococcus pyogenes som ofte er ansvarlig for halsbetennelse, gule stafylokokker og en bakterie kalt Listeria monocytogenes som er en av årsaken til at gravide må være spesielt forsiktig med å spise en mengde matvarer.
Vi har studert hvordan dette signalmolekylet dannes og brytes ned i en bakterie kalt Streptococcus mitis. Denne bakterien kan ha tilhold i munnhulen vår stort sett gjennom hele livet, og fører til lite trøbbel for oss. Bare i spesielle tilfeller, slik som hos personer med nedsatt immunforsvar, er S. mitis årsak til sykdom. Grunnen til at vi likevel har valgt å studere akkurat denne bakterien er fordi den finnes hos de fleste av oss og er med oss gjennom hele livet. Det er derfor god grunn til å tro at S. mitis er spesielt flink til å tilpasse seg trusler fra immunforsvar og miljø.
Inn i DNA-et til bakterien
I forskningen vår har vi kartlagt hva det betyr å ha både for høyt og for lavt nivå av dette molekylet. Dette har vi gjort ved å gå inn i DNA-et til bakterien og fjerne genene som koder for de molekylene som er ansvarlige for både produksjon og nedbrytning av syklisk-di-AMP. Vi fant at bakterien er avhengig av et normalt nivå av signalmolekylet for å vokse slik den skal. Faktisk kunne vi se i mikroskop at bakteriene med avvikende syklisk-di-AMP nivåer, laget ekstra lange bakteriekjeder og ekstra små kolonier når vi studerte dem på bakterieskål. Det var også slik at nivået av syklisk-di-AMP påvirket evnen til å tolerere typiske trusler man kan møte når man bor i munnhulen vår, slik som lav pH, antibiotika og andre antibakterielle stoffer som ofte finnes i tannhygieneprodukter.
Trenger mer kunnskap
Evnen til å feste seg til en overflate og vokse i det som kalles en biofilm, er også påvirket i bakteriene der det ble fjernet viktige komponenter i syklisk-di-AMP maskineriet. Biofilm, eller plakk som det også kalles når det befinner seg på tennene, hjelper bakteriene til å feste seg til overflater, samtidig som den beskytter mot trusler fra antibiotika og immunforsvar. Det kan derfor tenkes at endringene i syklisk-di-AMP nivå også påvirker S. mitis sin evne til både å forbli i kroppen og til å lage sykdom.
Før kunnskapen om syklisk-di-AMP eventuelt kan brukes til nytte for oss mennesker er det viktig at vi har så mye kunnskap som overhodet mulig om effektene av både for mye og for lite syklisk-di-AMP. I tillegg er det viktig å vite hvordan både sykdomsfremkallende og vanligvis fredelige bakterier blir påvirket, for vi vil jo ikke risikere å fjerne bakterier som vi gjerne skulle hatt der.
Referanser
Rørvik GH, Liskiewicz KA, Kryuchkov F, et al. Cyclic Di-adenosine Monophosphate Regulates Metabolism and Growth in the Oral Commensal Streptococcus mitis. Microorganisms. 2020;8(9).
Rørvik GH, Naemi AO, Edvardsen PKT, Simm R. The c-di-AMP signaling system influences stress tolerance and biofilm formation of Streptococcus mitis. Microbiologyopen. 2021;10(4):e1203.