Mechanizm działania nowego antybiotyku oparty jest na systemie selektywnej blokady systemu tioredoksyna- reduktaza tioredoksyny, który jest niezbędny do prawidłowego wzrostu bakterii. Dzięki temu mechanizmowi być może uda się leczyć takie schorzenia jak m.in. wrzody żołądka, gruźlica czy zakażenia gronkowcem złocistym metycylinoopornym (MRSA).

Kierownik grupy badawczej profesor Arne Holmgren twierdzi, że wspomniany rodzaj antybiotyku może zostać wykorzystany np. w przypadku gdy inne antybiotyki o szerokim spektrum działania okażą się niewystarczające do zwalczenia choroby czy zakażenia.

Tioredoksyna jest białkiem występującym we wszystkich rodzajach komórek (zarówno bakteryjnych jak i zwierzęcych oraz roślinnych). Pełni ona funkcję ważnego elementu niezbędnego do syntezy nowego materiału genetycznego. Ważną rolą tioredoksyny jest jej udział w ochronie komórki przed skutkami tzw. stresu oksydacyjnego (obserwowanego w przypadku zaburzenia równowagi pomiędzy stężeniem reaktywnych form tlenu oraz antyoksydantów w komórce).  Stres oksydacyjny zaobserwować można np. w czasie ataku białych krwinek w odpowiedzi na zakażenie bakteryjne. Może on doprowadzić do uszkodzenia lub zabicia komórki bakteryjnej. Prawdopodobnie najistotniejszym elementem systemu tioredoksyna- reduktaza tioredoksyny jest drugi jego element czyli reduktaza tioredoksyny. Przykładowo tioredoksyna jest substratem do syntezy elementów w procesie tworzenia DNA. Drugi element czyli reduktaza tioredoksyny musi pozostawać aktywny, aby przeprowadzić przemiany tioredoksyny, prowadzące do syntezy materiału genetycznego.

Komórki bakteryjne, zwierzęce oraz roślinne oprócz systemu tioredoksyna- reduktaza tioredoksyny posiadają również podobny system glutation – reduktaza glutationowa.

Można by powiedzieć, że oba te systemy uzupełniają się wzajemnie i stanową swoisty „backup” czyli działanie jednego z systemów zostaje uruchomione lub też zintensyfikowane w przypadku nieprawidłowego funkcjonowania drugiego. Istnieją jednakże wyjątki od tej reguły. Wiele bakterii, jak np. bakterie Helicobacter pylori (mające swój udział w powstawaniu wrzodów żołądka), bakterie Mycobacterium tuberculosis (TB), i Methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) czyli gronkowiec złocisty metycylinooporny, posiadają wyłącznie system tioredoksyna- reduktaza tioredoksyny (brak systemu glutation- reduktaza glutationowa). Konsekwencją tego jest duża wrażliwość na substancje hamujące działanie systemu tioredoksyna- reduktaza tioredoksyny. Analogiczny proces inaktywacji genu reduktazy glutationowej może umożliwić oddziaływanie leków blokujących system tioredoksyna- reduktaza tioredoksyny u wielu innych bakterii.

Wyniki doświadczeń prowadzonych przez wspomnianą grupę badawczą wykazały, że przykładowym lekiem o opisywanym działaniu jest ebselen, stosowany jak dotąd w leczeniu stanów zapalnych i udarów. Lek ten między innymi hamuje działanie bakteryjnej reduktazy tioredoksyny. Grupa badawcza zmodyfikowała właściwości bakterii Escherichia coli, która w „warunkach normalnych” nie jest podatna na ebselen. Badania wykazują, że bakterie u których geny kodujące glutatioredoksyne (składnik systemu glutation- reduktaza glutationowa), zostały zablokowane, są bardziej podatne na ebselen niż te, u których wspomniany gen pozostaje aktywny.

Bakterie oporne jednocześnie na działanie wielu różnych rodzajów antybiotyków, są poważnym medycznym problemem na całym świecie. Jak dotąd mechanizmy zapobiegania zakażeniu bakteryjnemu były oparte o budowę ściany komórkowej bakterii. Nauka musi wciąż szukać nowych sposobów zwalczania chorób wywołanych przez infekcje bakteryjne. Nowy antybiotyk może być jedną z możliwości rozwiązania tego problemu.

Szczególnie interesującym zagadnieniem jest wrażliwość MRSA oraz TB na ebselen oraz inne substancje syntetyczne, których mechanizm działania jest podobny. „Warto również zauważyć, że ebselen jest przeciwutleniaczem, co oznacza, że chroni gospodarza przed stresem oksydacyjnym. W ten sposób możemy upiec dwie pieczenie na jednym ogniu " mówi profesor Arne Holmgren.

Donata Zaczyńska

Źródła:

http://ki.se/ki/jsp/polopoly.jsp?d=130&a=155715&l=en&newsdep=130

Jun Lu, Alexios Vlamis-Gardikas, Karuppasamy Kandasamy, Rong Zhao, Tomas N Gustafsson, Lars Engstrand, Sven Hoffner, Lars Engman, Arne Holmgren, ”Inhibition of bacterial thioredoxin reductase: an antibiotic mechanism targeting bacteria lacking glutathione”FASEB Journal,17.12.2012r.