Quorum sensing och quorum quenching : bakteriers förmåga att kommunicera med varandra, och vägar att störa denna mekanism för att hämma infektion

Abstract: Den här litteraturstudien syftar till att översiktligt förklara hur bakterier kommunicerar med varandra och att sammanfatta hur mekanismen kan hämmas, med syfte att minska bakteriers virulens och förmåga att manifestera infektion. Quorum sensing är bakteriers förmåga att kommunicera med varandra och ger dem möjligheten att uppvisa en form av multicellularitet. Till följd av kommunikationen kan de med en hög grad av samordning och på ett energieffektivt sätt uttrycka virulensfaktorer som biofilm, motilitet, toxiner eller bioluminiscens som möjliggör infektion. Genom att studera symbiosförhållandet mellan bläckfisken Euprymna scolope och bakterien Vibrio fisheri, ökade förståelsen kring hur celldensiteten hos bakterierna ledde till det aktiverade gensvaret, vilket visade sig i en självlysande förmåga hos den typen av bakterier. Gensvaret i sig är beroende av kommunikationen mellan bakterierna, och sker med kemiska signalsubstanser kallade autoinducerare. Autoinducerarna skiljer sig mellan gramnegativa och grampositiva bakterier baserat på molekylens utseende, som enkelt beskrivet resulterar i bakteriernas språk. Gramnegativa bakterier använder sig av homoserin-laktoner medan grampositiva bakterier använder sig av oligopeptider för kommunikation inom bakteriearten, kallat intraspecieskommunikation. Det pågår även kommunikation mellan bakteriearter, vilket kallas interspecieskommunikation. Interspecieskommunikationen är essentiellt för bland annat biofilmsformation, och sker med autoinducerande furanosyl-borat-estrar. På grund av årtionden med riklig antibiotikaanvändning globalt har multiresistenta bakterier selekterats fram. Det medför att forskare letar efter alternativa vägar för att hämma dessa infektioner. Läkemedel riktade mot quorum sensing kan möjligen bli ett alternativ till, eller användas i kombination med konventionell antibiotika för terapeutiska behov i framtiden. Det kan till exempel ske genom autoinducerarreceptor-antagonister, hämning av autoinducerarsyntes, inaktivering av autoinducerare, eller genom att hämma sekretion av autoinducerare. Än råder det viss oenighet hos forskare huruvida resistens kan komma att utvecklas mot quorum sensing-hämmare. Vissa forskare menar att det inte sker resistens mot dessa, eftersom bakteriernas DNA inte påverkas och då heller inte bakteriernas tillväxt. Andra forskare anser att det selektiva trycket för resistens kommer minska om man använder quorum sensing synergiskt med konventionell antibiotika, eftersom dessa kombinationspreparat innebär att lägre doser kan ges. Den tredje gruppen forskare menar att resistensutvecklingen redan pågår. Hittills har det enbart gjorts ett fåtal kliniska studier avseende quorum sensing och resultaten har varierat. Det råder däremot inga tvivel om att quorum sensing-hämmare kan bli ett alternativ för att behandla bakteriell sjukdom hos djur och växter i framtiden. Men det krävs vidare forskning och en djupare förståelse för hur quorum sensing kan användas som måltavla för läkemedel på ett säkert sätt för patienten och miljön innan det kommer tas i bruk.