5 Dec 2019 Gakken Editorial

Penyakit Crohn: Proses Bakteri Terkait Mengembangkan Resistensi Obat

Banyak pasien dengan penyakit Crohn mengembangkan resistensi terhadap pengobatan. Para peneliti telah mengamati bagaimana bakteri yang berhubungan dengan penyakit Chron dapat membentuk resistensi obat.

Mereka menemukan bahwa bakteri yang terkait dengan penyakit Crohn bergantung pada beberapa respons stres untuk bertahan hidup, berkembang biak, dan mengembangkan toleransi antibiotik dalam sel darah putih yang disebut makrofag (sel darah putih besar).

Penyakit Crohn adalah penyakit seumur hidup yang menyebabkan peradangan dan ulserasi pada sistem pencernaan. Gejala penyakit Crohn termasuk diare yang mendesak, sakit perut, kelelahan yang luar biasa, dan penurunan berat badan.

Temuan ini diterbitkan dalam jurnal PLOS Pathogens oleh Olivier Espéli dari College de France dan PSL Research University di Paris, dan rekan-rekannya.

Penyakit Chron ditandai oleh ketidakseimbangan dalam microbiome usus. Secara khusus, strain Escherichia coli (AIEC) yang melekat invasif telah terlibat dalam penyakit ini. AIEC menjajah sel-sel usus dan bertahan hidup dan bereplikasi di dalam makrofag.

Dalam studi baru, para peneliti menunjukkan bahwa strain AIEC LF82 dapat beralih antara replikasi dan non-pertumbuhan dalam makrofag. Peralihan ini dapat dihasilkan dari respons stres yang disebut 'respons ketat' segera setelah diambil oleh makrofag, atau pada tahap selanjutnya, dari kerusakan DNA dan respons stres yang disebut 'SOS' selama replikasi dalam makrofag.

Pertama, respons stres yang disebut respons ketat menghentikan siklus sel replikasi AIEC LF82 selama beberapa jam, di mana sejumlah besar AIEC LF82 memperoleh kemampuan untuk mentoleransi perawatan antibiotik.

Kemudian, ketika multiplikasi AIEC dimulai kembali, itu membutuhkan perbaikan DNA, menunjukkan bahwa AIEC telah mengumpulkan kerusakan DNA selama beberapa jam pertama setelah infeksi. Pada fase kedua ini, bakteri yang tidak tumbuh sering muncul dari populasi AIEC LF82 yang tumbuh, meningkatkan proporsi AIEC LF82 yang kebal antibiotik hingga 10% dari populasi.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa reservoir bakteri yang resisten antibiotik dan tidak tumbuh dapat bertanggung jawab untuk kelangsungan hidup jangka panjang di host serta kambuh infeksi.

Espéli mengatakan: "Dalam ceruk makrofag mereka, bakteri terkait penyakit Crohn menjadi toleran terhadap antibiotik."

Pencitraan LF82 intraseluler menunjukkan respons stres yang heterogen. A) Pencitraan infeksi makrofag THP1 oleh LF82-GFP pada MOI 30. B) Pencitraan LF82-GFP C) Pencitraan respon stres LF82-mCherry pada tingkat sel tunggal dengan biosensor. LF82-mCherry ditransformasikan dengan plasmid yang mengandung baik promotor katG menyatu dengan GFP (PkatG-GFP), promotor mgtC (PmgtC-GFP), promotor asr (Pasr-GFP) atau promotor sulA (PsulA-GFP). D) Pencitraan penanda LF82-mCherry PasrGFP dan Lamp1 phagolysosome. E) Mengukur intensitas fluoresensi individu LF82-mCherry yang mengandung promotor katG yang menyatu dengan GFP. Fluoresensi diukur pada gambar yang diperoleh pada bakteri tetap segera setelah lisis makrofag (N = 2000). F) Mengukur intensitas fluoresensi individu LF82-mCherry yang mengandung promotor asr yang menyatu dengan GFP (N = 2000). G) LF82 PsulA-GFP, LF82 PkatGGFP, LF82 Pasr-GFP dalam LB setelah penambahan MMC (5μM), H2O2 (5μM) atau beralih ke pH4.7 1j sebelum pencitraan. Distribusi fluoresensi LF82 Pasr-GFP pasca infeksi pada makrofag (dari panel B) dan setelah pertumbuhan LB disangga pada pH 4,7. Nilai-nilai fluoresensi dinyatakan sebagai log2ratio mereka dengan nilai rata-rata desil maksimum (ekspresi maksimum). Distribusi dibandingkan dengan uji Kolmogorov-Smirnov (KS) dua sampel.

___

Personalisasi Pengobatan

Sebuah studi lebih lanjut, yang dilakukan awal tahun ini, adalah studi terbesar yang pernah meneliti mengapa pasien dengan penyakit Crohn mengembangkan resistansi obat terhadap kelompok obat yang umum digunakan.

Studi ini mengidentifikasi penanda genetik yang dapat membuat pengobatan menjadi individual.

Kolaborasi penelitian yang dipimpin oleh University of Exeter, Royal Devon & Exeter, NHS Foundation Trust dan Wellcome Sanger Institute, telah menunjukkan bahwa varian genetik yang dibawa oleh 40% populasi menjelaskan mengapa beberapa pasien mengembangkan antibodi terhadap obat anti-TNF, infliximab, dan adalimumab.

Obat-obatan anti-tumor necrosis factor (TNF), infliximab, dan adalimumab digunakan untuk mengobati pasien dengan penyakit Crohn, dari sedang sampai parah dan kolitis ulserativa ketika perawatan lain tidak berhasil. Juga dikenal sebagai obat-obatan biologis, obat-obatan ini bekerja dengan memblokir TNF, protein yang mendorong peradangan usus yang persisten.

Salah satu alasan utama pasien kehilangan respons adalah perkembangan respon imun terhadap obat (imunogenisitas).

Obat anti-TNF adalah molekul besar dan kompleks, dibuat di dalam sel hidup. Pemberian berulang menyebabkan sistem kekebalan mengenali obat sebagai ancaman potensial daripada obat, yang mengarah pada produksi antibodi terhadap obat.

Antibodi ini meningkatkan tingkat di mana obat dikeluarkan dari tubuh. Selain mengurangi efektivitas pengobatan, antibodi juga dapat menyebabkan reaksi obat yang merugikan pada saat injeksi atau infus.

Para penulis menyimpulkan bahwa uji coba lebih lanjut diperlukan untuk mengkonfirmasi bahwa pengujian genetik sebelum pengobatan akan mengurangi tingkat kegagalan pengobatan dengan memfasilitasi pilihan terapi yang paling efektif untuk masing-masing pasien.

Baru-baru ini, para peneliti di Fakultas Kedokteran Universitas Case Western Reserve juga mengidentifikasi jalur dalam sistem kekebalan yang diaktifkan dalam Crohn Disease dan yang menjanjikan untuk menyelidiki perawatan baru.

Fabio Cominelli, MD, profesor kedokteran di School of Medicine dan kepala gastroenterologi di Rumah Sakit Universitas Cleveland Medical Center, memimpin penelitian tiga tahun, yang diterbitkan di Cellular and Molecular Gastroenterology and Hepatology, dengan fokus pada peradangan kronis yang terjadi pada genetika.

Menggunakan model mouse dari CD, Cominelli dan timnya menyelidiki interaksi antara kelas protein yang disebut faktor nekrosis tumor dan reseptor di permukaan, yang disebut Fn14. Tujuan mereka adalah untuk melihat bagaimana faktor nekrosis tumor (atau TWEAK, untuk Tumor Necrosis Factor-like Weucer Inducer of Apoptosis) dan reseptor selnya, Fn14, dapat memainkan peran ganda melindungi usus dari karakteristik peradangan akut dan kronis dalam penyakit Crohn.

Para ilmuwan telah mempelajari interaksi TWEAK / Fn14 selama setidaknya dua dekade untuk memahami perannya dalam peradangan. Cominelli dan timnya, adalah orang pertama yang menggambarkan kompleks pensinyalan ini dalam penyakit Crohn.

Perawatan saat ini, seperti steroid dan antibodi monoklonal, dapat bekerja untuk sementara waktu, tetapi seringkali tidak efektif lagi. Perawatan tersebut juga dapat menyebabkan hipertensi, infeksi, dan risiko cacat lahir pada wanita hamil yang dirawat karena IBD.

Untuk lebih memahami hubungan antara TWEAK/Fn14 dan peradangan kronis, tim peneliti menggunakan tikus yang dibiakkan untuk mengembangkan penyakit seperti CD, dan kemudian secara genetik menghapus reseptor permukaan sel Fn14. Tikus dengan Fn14 yang terhapus secara genetik memiliki peradangan yang lebih ringan. Mereka yang memiliki reseptor Fn14 mengalami peradangan dan jaringan parut kronis.

Untuk menguji apakah temuan mereka pada tikus dapat bermakna untuk CD pada manusia, tim peneliti kemudian menggunakan diagnostik molekuler untuk menganalisis jaringan usus yang resected dari pasien dengan dan tanpa IBD. Hasil penelitian menunjukkan overekspresi TWEAK / Fn14 yang signifikan dalam jaringan dari pasien dengan CD. Cominelli percaya bahwa memblokir Fn14 secara farmakologis menggunakan obat baru dan antibodi dapat memperbaiki peradangan dan fibrosis pada CD.

Studi ini memiliki implikasi untuk perawatan kanker juga. Menurut Cominelli, karena peradangan kronis dapat menyebabkan inisiasi dan pertumbuhan tumor pada pasien-pasien dengan IBD, pasien-pasien tersebut terpapar pada risiko mengembangkan kanker kolorektal yang berbanding lurus dengan tingkat dan lamanya penyakit mereka.

"Penelitian ini menetapkan alasan untuk menyelidiki terapi inovatif yang dapat meningkatkan dan menyelamatkan hidup," kata Cominelli.

Sumber:
  1. The Crohn’s disease-associated Escherichia coli strain LF82 relies on SOS and stringent responses to survive, multiply and tolerate antibiotics within macrophages
  2.  Martino, L., et al. (2019) TWEAK/Fn14 Is Overexpressed in Crohn’s Disease and Mediates Experimental Ileitis by Regulating Critical Innate and Adaptive Immune Pathways. Cellular and Molecular Gastroenterology and Hepatology. DOI: 10.1016/j.jcmgh.2019.05.009

Penyakit Infeksi


5 Dec 2019 Gakken Editorial