Bakterierna är en vanlig källa till matförgiftning och är resistenta mot värme och höga saltkoncentrationer, som används vid beredning och förvaring av mat. Teamet hoppas kunna använda denna kunskap för att utveckla en behandling som förhindrar matförgiftning genom att se till att alla bakterier i maten dödas.
De undersöker också om dessa upptäckter skulle kunna bidra till utvecklingen av en behandling för patienter som skulle fungera vid sidan av konventionell antibiotika.
Staphylococcus aureus-bakterier lever naturligt på huden eller i näsan hos en av fyra personer. Men om bakterierna tar sig in i kroppen kan de orsaka allvarliga infektioner, blodförgiftning och till och med döden. En ”superbug”-form av bakterien, kallad MRSA, har också utvecklat resistens mot antibiotikan meticillin. Staphylococcus aureus kan också utlösa matförgiftning, vanligen genom kontaminerade köttprodukter som skinka, smörgåsar, sallader och mejeriprodukter.
I en ny studie har Imperial-teamet upptäckt hur Staphylococcus aureus reglerar sitt saltintag. Om denna mekanism störs innebär det att bakterierna antingen tar upp för mycket salt från sin omgivning eller förlorar för mycket vatten, vilket gör att de dehydrerar och dör.
Professor Angelika Gründling, huvudförfattare till forskningen från medicinska institutionen vid Imperial, säger: ”Staphylococcus aureus-bakterien är en viktig patogen och orsakar många allvarliga infektioner hos patienter. Med den här forskningen har vi nu en bättre förståelse för hur bakterierna klarar av saltstress. Även om forskningen befinner sig i ett tidigt skede hoppas vi att denna kunskap en dag kommer att hjälpa oss att förebygga livsmedelsburna stafylokockinfektioner och öppna nya möjligheter för en typ av behandling som kan fungera parallellt med antibiotika.”
I den nya studien, som publiceras i tidskriften Science Signaling, tittade teamet på MRSA-celler i laboratoriet och fann att en signalmolekyl som kallas cyklisk di-AMP är kritisk för den process genom vilken bakterierna reglerar sina saltnivåer.
Staphylococcus aureus är notoriskt motståndskraftiga mot höga saltkoncentrationer, även om forskarna fram till nu har varit oklart varför. I den aktuella studien avslöjade teamet att när signalmolekylen upptäcker att bakterien befinner sig i en miljö med hög salthalt, fäster molekylen flera transportproteiner för att signalera till dem att reagera och skydda cellen.
Höga saltkoncentrationer drar ut vatten ur cellen – vilket är anledningen till att vi känner oss törstiga efter att ha ätit salta livsmedel.
För att förhindra vattenförlust drar transportproteinet därför in en typ av molekyl som fungerar som en miniatyrsvamp i cellen. Den suger upp vattnet, låser in det i cellen och förhindrar att det flyr ut. Genom att stoppa vattenförlusten hindrar miniatyrsvamparna också salt från att röra sig in i cellen.
Forskarna kunde störa denna saltmekanism och fann att genom att öka signalen till transportproteinet minskade antalet av dessa miniatyrsvampar avsevärt. Om man hämmar dessa saltskyddsmekanismer blir MRSA-cellerna känsligare för salt – vilket i slutändan kan leda till att bakteriecellerna förstörs.
Experiment från andra forskargrupper har visat att en liknande mekanism finns i Listeria-bakterier, som också är en vanlig källa till matförgiftning.
Dr Christopher Schuster, medförfattare till forskningen från medicinska institutionen vid Imperial, tillägger: ”Många metoder för konservering av livsmedel använder salt för att hålla maten fräsch och förhindra att bakterier förökas. Det finns dock alltid vissa bakterier, t.ex. Staphylococcus aureus, som är resistenta mot dessa höga saltnivåer och överlever. Men om vi kan utveckla någon form av behandling som avbryter dessa signalmolekyler kan vi se till att saltet dödar alla bakterier.”
Teamet utforskar nu denna mekanism ytterligare i hopp om att hitta det exakta sättet som signalmolekylen reglerar transportproteinet. De undersöker också vilka andra typer av molekylära svampar som är involverade i denna process.