Bakterie, které si poradí s plasty, nejsou v přírodě žádnou novinkou. Některé druhy si evolučně osvojily enzymy, jež rozkládají syntetické polymery podobně jako přirozené látky. Nyní však vědci z Brunel University London objevili, že tuto schopnost mají i nebezpečné nemocniční patogeny. Jde o zásadní odhalení, které může změnit náš pohled na vztah mikroorganismů a plastů v prostředí zdravotnických zařízení.
Největší pozornost vzbudil kmen bakterie Pseudomonas aeruginosa izolovaný z infekce rány. Nejenže rozkládá plast polykaprolakton (PCL), který se běžně používá ve zdravotnictví, ale dokonce jej využívá jako potravu. Klíčovou roli hraje enzym Pap1, který tento patogen vylučuje pomocí sekrečního systému typu II (T2SS). Pap1 umožňuje rozštěpení PCL na jednodušší molekuly, jež pak bakterie využívá jako jediný zdroj uhlíku – tedy doslova jako potravu.
Rozklad plastu a tvorba odolných biofilmů
Tato schopnost umožňuje přežití i v prostředí s minimem živin. V laboratorních podmínkách dokázal tento kmen během jediného týdne degradovat až 78 % testovaného polymeru PCL, což je rychlost, která může v praxi znamenat předčasné selhání implantátu či stehu v těle pacienta.
Bakterie v nemocnicích rozkládá plasty a používá je jako stavební materiál i potravu
Ještě znepokojivější je zjištění, že rozklad plastu přímo podporuje tvorbu odolných biofilmů – slizovitých bakteriálních kolonií, které chrání mikroby před antibiotiky i imunitním systémem. Významnou roli zde hraje kyselina 6-hydroxyhexanová, hlavní produkt degradace PCL, který je přímo využit v biofilmu a zvyšuje jeho soudržnost a objem. Tato „stavební hmota“ je zčásti tvořena právě zbytky rozloženého plastu, které fungují jako pojivo. Jinými slovy: bakterie si z nemocničního plastu „staví bunkr“.
Pseudomonas aeruginosa je dlouhodobě známá jako obávaný nemocniční patogen s vysokou přirozenou i získanou rezistencí vůči antibiotikům. Její schopnost tvořit biofilmy je jedním z hlavních důvodů, proč jsou infekce spojené s touto bakterií tak úporné a často chronické. Nově popsaná schopnost rozkládat a využívat plasty tuto hrozbu ještě násobí.
Kritický význam tohoto objevu plyne z faktu, že plast je v nemocnicích a zdravotnických zařízeních běžným materiálem. Vyrábějí se z něj stehy, stenty, obvazy, implantáty i přístroje. Pokud ho bakterie nejen kolonizují, ale i rozkládají, může dojít ke zhoršení stavu pacienta, selhání léčby a rozšíření infekce. Výsledky laboratorních testů dokonce ukazují, že v přítomnosti plastu patogenita těchto bakterií roste.
Možná to bude ještě větší problém
Vědci upozorňují, že problém se zřejmě neomezuje pouze na PCL a jeden bakteriální druh. Analýzy naznačují, že podobné enzymy mohou být rozšířeny i mezi jinými patogeny a mohly by teoreticky napadat i další běžné plasty, jako je polyethylentereftalát (PET) nebo polyuretan (PUR). Jestliže se tato domněnka potvrdí, bude to znamenat potřebu zásadní revize materiálových standardů pro zdravotnické prostředky.
Otázkou zůstává, jaké důsledky to má pro budoucnost zdravotnictví. Vědci už testují plastové materiály s příměsí antimikrobiálních látek. Důležité bude rutinní testování nemocničních patogenů na schopnost degradace plastů. Ukazuje se, že schopnost „živit se plastem“ může být pro bakterie evoluční výhodou, podobně jako odolnost vůči antibiotikům.
Zatímco biologická odbouratelnost plastů byla dosud vnímána jako výhoda, tento objev nám připomíná, že dobré záměry mohou mít i nečekané důsledky. V případě, že se patogeny naučí plasty nejen kolonizovat, ale i využívat, může se z ekologicky výhodného materiálu stát v kritickém prostředí nemocnic rizikový prvek.
V budoucnu bude nutné bojovat nejen s mikroby samotnými, ale i s jejich schopností využívat a modifikovat prostředí, které jsme jim sami poskytli. To vše ukazuje, že v éře adaptabilních „superbakterií“ se některé jejich vlastnosti mohou stát Achillovou patou.