Plynová válka proti antibiotikům

Oxid dusnatý (NO) je mezi biology velice populárním plynem. Představuje významnou signální molekulu v četných tkáních lidského těla. Bylo objeveno hned několik enzymů, které mají za úkol NO připravovat. Rozpaky budí skutečnost, že podobné enzymy mají ve své výbavě i četné grampozitivní bakterie. My používáme NO třeba k uvolňování hladkého svalstva a k signalizaci v nervové soustavě. O takových funkcích samozřejmě nemůže být u bakterií ani řeči. Tak k čemu jim je tedy oxid dusnatý dobrý?

Odpověď se snaží najít například tým z Lékařské fakulty Newyorské univerzity. Tato skupina razí teorii, že NO pomáhá snižovat oxidační stres v bakteriální buňce. To se hodí zejména řadě patogenních bakterií, protože útok volnými radikály je součástí obranné strategie mnoha vyšších organismů. Například naše makrofágy likvidují pohlcené bakterie procesem tzv. oxidativního vzplanutí, rostliny zase běžně vytvářejí kyslíkové radikály v odpověď na napadení. Bakterie může zareagovat tvorbou NO, který proti oxidačnímu stresu účinně působí (mj. reaguje se superoxidem O₂^–).

Produkce NO je však známá i u neškodných půdních bakterií. Ty sice nemusí bojovat s imunitou svého hostitele, zase se však dostávají do kontaktu s antibiotiky produkovanými řadou půdních mikroorganismů. Ať už jsou antibiotika primárně cílena na kterýkoli proces v bakteriální buňce, doprovodným příznakem je často i zvýšený oxidační stres.

Má se za to, že NO jednak navozuje syntézu antioxidačních enzymů, jednak brzdí tzv. Fentonovu reakci, při které pomocí iontů železa vznikají nebezpečné hydroxylové radikály. A opravdu se potvrzuje, že kmeny bakterií, u nichž byl vyřazen gen pro syntézu NO, mnohem hůře odolávají antibiotikům i útoku imunity.

Syntéza NO je známa jen u některých grampozitivních bakterií. Naproti tomu enzymy pro výrobu jiné savčí signální molekuly – sirovodíku (H₂S) – byly nalezeny všude tam, kde se je někdo obtěžoval hledat. Třeba anaerobní bakterie využívají jako zdroj energie oxidaci síry. Zatímco rozumné aerobní organismy přenášejí protony a elektrony na kyslík za vzniku vody (H₂O – říkáme tomu dýchání), sirné bakterie dělají totéž se sírou za vzniku H₂S. Proč ale sirovodík produkují i bakterie žijící na vzduchu, se donedávna nevědělo. Proto i tento plyn vzbudil pozornost newyorské laboratoře. A výsledky jsou velice podobné. I sirovodík dokáže snižovat oxidační stres, a tím pádem bránit buňku mj. před antibiotiky.

Sirovodík a oxid dusnatý tedy mají leccos společného. Nejenže slouží jako signální molekuly v našich mnohobuněčných tělech, ale ještě k tomu pomáhají bakteriím naše mnohobuněčná těla napadat. Há dvě es sice smrdí jako pes (přesněji: jako zkažená vejce), ale jste-li patogenní bakterie a chcete překonat ochranu svého hostitele, vyplatí se trochu si ho vyrobit. A my, hostitelé, když už nyní víme, jak se nás bakterie snaží přemoci, můžeme zkusit posílit účinnost našich antibiotik přidáním látek blokujících bakteriální syntézu H₂S a NO. Když se nám podaří zarazit bakteriím výrobu plynů, budeme se jim moci snáze dostat na kobylku.. (Science 325, 1380–1384, 2009; Science 334, 986–990, 2011)