Kommensallikten patojenliğe oportünist bir bakterinin evrimi

Yunanca’da staphyle (salkım) ve kokkos (böğürtlen vb. küçük meyve) kelimelerinin birleşmesi ile oluşan Staphylococcus gram pozitif, yuvarlak şekilli bir bakteri cinsidir. Yuvarlak bakterilerin mikroskop altında üzüm salkımı gibi birbirlerine yapışık şekilde görünmesi bu adın verilmesine neden olmuştur. İlk olarak 1880 yılında İskoçyalı Cerrah Sir Alexander Ogston tarafından tanımlanmıştır1. Bu cinse ait türlerden biri olan Staphylococcus epidermidis insan deri florasının önemli bir parçasıdır. İnsan derisinin üstünde yaşayan ve onunla ortak yaşam süren bir bakteri türüdür. Uzun yıllar bu bakterinin ortak yaşam boyunca insana zarar vermediği, insanla kommensal bir ilişki sürdüğü düşünüldü. Kommensalizm, iki biyolojik tür arasındaki ortak yaşam ilişkisinin çeşitlerindendir. İki organizma arasında bir organizmanın diğerinden yararlandığı, diğerinin ne yarar, ne de zarar gördüğü ilişki türüdür.

Ancak son yıllarda artan sayıdaki hastane enfeksiyonunda bu bakterinin rol aldığı ortaya çıktı. Peki nasıl olmuştu da insana zararsız bu organizmanın fırsatını bulduğunda insana zararlı hale gelmesinin, yani oportünistik bir patojen olmasının yolu açılmıştı? Bu hafta Nature Microbiology dergisinde bu sorunun cevabını büyük oranda veren bir çalışma yayımlandı2. S. epidermis’in kommensallikten patojenliğe giden hikayesi aslında onun evriminin hikayesi aynı zamanda. Staphylococcus epidermidis insan derisindeki açık yaralardan girerek enfeksiyonlara yol açabiliyor. Özellikle uzun süreli kateterler gibi tıbbi implantları, yapay kalp kapakçıkları gibi prostetik malzemeleri kullanan bireyler bu enfeksiyonların ciddi tehdidi altında bulunuyor.

Avustralya’daki Peter Doherty Enfeksiyon ve Bağışıklık Enstitüsünden Benjamin Howden ve ekibi, bu bakteri türünün 24 farklı ülkedeki, 96 hastane ve araştırma merkezinden toplanan yüzlerce örneğinin genomlarını inceledi. Araştırmacılar, bu örnekler arasında bulunan ve hemen hemen bilinen tüm antibiyotiklere dirençli bulunan üç bakteri soyunun son birkaç on yılda ortaya çıkarak, tüm dünyaya yayıldığını gösterdi. Bu soylarda görülen antibiyotik direncinin nedeninin ise bakteri popülasyonlarının RNA polimeraz enziminin beta alt parçasını kodlayan rpob geninde biriktirdiği ve zamanla sabitlenen ikili mutasyonlar olduğu ortaya çıkarıldı. Bu gende meydana gelen mutasyonlar, RNA polimeraz beta ünitesinde amino asit düzeyindeki değişikliğe neden oluyor. Araştırmacılar yönlendirilmiş mutagenez çalışmaları ile bu mutasyonların rifampisin antibiyotiğine karşı direnci ortaya çıkarttığını buldu. Yine bu mutasyonlar yalnızca rifampisin direnci ortaya çıkarmıyor aynı zamanda son çare/son radde antibiyotikleri olarak bilinen vankomisin ve teikoplanin antibiyotiklerine karşı bakterileri duyarsızlaştırıyor. Araştırmacılar, yıllardır hastanelerde antibiyotik mono terapilerinde ve bakteri bulaşıklığını önlemek için kullanılan rifampisine batırılmış medikal aletlerin bu bakterilerin patojenleşmesinde rol almış olabileceğini belirtiyor.

Bu araştırma zararsız olarak bilinen bir bakterinin birden çok antibiyotiğe dirençli türlerinin dünyaya yayılışını ve bu direncin olası mekanizmasını göstermesi bakımından oldukça önemli.

1https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/pmc3810938/

2 Howden et al. Global spread of three multidrug-resistant lineages of Staphylococcus epidermidis, Nature Microbiology (2018)