Bacteriofagen in de diergeneeskunde
Bacteriofagen: Het zijn kleine virussen die niet schadelijk zijn voor mensen of dieren, maar voor bacteriën. Deze kleine virussen kunnen op plekken komen waar antibiotica niet kunnen komen en daar vervolgens een hele populatie van schadelijke bacteriën vernietigen. Dat niet alleen, bacteriofagen zijn ook nog eens heel specifiek! Daardoor wordt een eventuele aanwezige flora bij de gastheer niet aangetast, in tegenstelling tot bij antibiotica.
Bacteriofagen zijn dus veelbelovend. Waarom zouden deze kleine reproductiefabriekjes een mooie uitkomst kunnen bieden in de diergeneeskunde en gebruiken we ze al?
Bacterio-watte?
Juist, bacteriofagen. Misschien verdient dit potentiële wondermiddel wel een goede introductie.
Bacteriofagen zijn kleine virussen. Ze werken eigenlijk precies hetzelfde als de virussen die we al kennen: ze binden met een gastheer, infecteren deze vervolgens en zetten de gastheer aan om nieuwe viruscomponenten te maken. Als er eenmaal genoeg van deze zijn dan worden de virussen in elkaar gezet en barst de cel open, waarbij er duizenden nieuwe virussen in de omgeving worden vrijgelaten, dit noemen we ook wel de lytische cyclus. Daarnaast kent de bacteriofaag nog een andere cyclus, namelijk de lysogene cyclus. Deze is meer vergelijkbaar met die van bijvoorbeeld een HIV-virus, waarbij het genetische materiaal wordt ingebouwd in het DNA van de gastheer. Onder invloed van stress (UV-licht, weinig voedingsstoffen) wordt dit dan actief en gaat de bacterie de lytische fase in (1).
Antibioticaresistentie
Leuk die bacteriofagen, maar waarvoor hebben we ze eigenlijk nodig? We hebben al een heel mooi middel: Antibiotica. Maar dat mooie middel wat gemaakt wordt door schimmels is helemaal niet zo mooi, er is namelijk een hoop resistentie tegen. Deze resistentie is niet alleen problematisch voor de therapie op dieren, maar ook voor ons als mensen. Resistentie kan namelijk makkelijk uitgewisseld worden tussen bacteriën, namelijk via horizontal gene transfer (2). Dit gaat onder andere via plasmiden (stukken genetisch materiaal die buiten het DNA vallen).
Bacteriën kunnen op vier manieren resistent worden voor antibiotica. Ze kunnen ten eerste de molecuulstructuur van het antibioticum aanpassen om het onschadelijk te maken.
Ten tweede kunnen ze ervoor zorgen dat het antibioticum niet goed de bacterie in kan komen door een pomp in hun celmembraan te hebben. Deze pomp kan zowel specifiek voor een antibiotica zijn (zoals beschreven bij de gram-negatieven met tetracycline) als in zijn geheel medicijnen wegpompen (3). Deze laatste staan ook wel bekend als de Multi Drug Resistant (MDR) pompen.
Ten derde kunnen de bacteriën het doel van het antibioticum aanpassen. Dat doen ze door de aanhechtingsplek van het antibioticum aan te passen, of door een enzym te produceren wat het antibioticum aanpast, of door de aanhechtingsplek weg te halen of helemaal te ‘bypassen’. Een groot deel hiervan is genetisch geregeld en kan dus makkelijk overerven.
Het resistent worden van de bacteriën is naast de horizontal gene transfer ook geregeld via mutaties. Hierbij is natuurlijk een veel kleinere kans en heb je ook minder kans op overerving tussen soorten.
De Heilige graal?
Zijn bacteriofagen dan de heilige graal? Kort gezegd: nee! Bacteriën kunnen ook resistent worden tegen bacteriofagen en dat zorgt ervoor dat ook een behandeling met bacteriofagen niet kan helpen. Hier moet wel een kleine notitie bij gezet worden. Bacteriofagen zijn zelf ook levende wezens en kunnen daarom zelf ook evolueren. Dat zou dan leiden tot een wapenwedloop waarbij een eventuele resistentie wordt uitgesteld.
Daarnaast kunnen bacteriofagen ook zorgen voor het overdragen van resistentie waardoor een eventuele antibioticaresistentie sneller kan worden verspreid. Hoe bacteriën resistent worden tegen fagen is een onderwerp voor nog een wetenschappelijk artikel, aangezien die materie heel complex is.
Ondanks dat het misschien dus niet de heilige graal is waar we op hoopten, is het wel een nuttige toevoeging. Het kan helpen bij eventuele oorontstekingen of andere ontstekingen waarbij er een mogelijk antibiotica-resistente bacterie speelt op plekken waar het moeilijk bereikbaar is voor bloed (holtes et cetera).
Maar worden bacteriofagen dan al wel gebruikt in de diergeneeskunde? Maar natuurlijk! Bij het rundvee is er een proef gestart om te kijken naar een behandeling tegen mastitis, met succes! Daarnaast wordt het bij pluimvee al (relatief) veel in de praktijk gebruikt tegen Escherichia coli. (4)
Bij de gezelschapsdieren lopen er ook al meerdere proeven, onder andere tegen blaasontsteking ten gevolge van E. Coli en otitis. (5, 6)
Literatuur:
(1) Harper DR(R, Abedon ST, Burrowes BH, McConville ML. Bacteriophages: Biology, technology,
therapy. Cham, Switzerland: Springer; 2021.
(2) Lerminiaux NA, Cameron ADS. Horizontal transfer of antibiotic resistance genes in clinical
environments. Can J Microbiol. 2019;65(1):34-44. Accessed Mar 18, 2023. doi: 10.1139/cjm-2018-0275.
(3) Munita JM, Arias CA. Mechanisms of antibiotic resistance. Microbiol Spectr. 2016;4(2). Accessed Mar 14, 2023. doi: 10.1128/microbiolspec.VMBF-0016-2015.
(4) Huff WE, Huff GR, Rath NC, et al. Prevention of escherichia coli respiratory infection in broiler
chickens with bacteriophage (SPR02). Poult Sci. 2002;81(4):437-441. Accessed Mar 29, 2023. doi:
10.1093/ps/81.4.437
(5) Freitag T, Squires RA, Schmid J. Naturally occurring bacteriophages lyse a large proportion of
canine and feline uropathogenic escherichia coli isolates in vitro. Res Vet Sci. 2008;85(1):1-7.
Accessed Mar 29, 2023. doi: 10.1016/j.rvsc.2007.09.004.
(6)Hawkins C, Harper D, Burch D, Anggård E, Soothill J. Topical treatment of pseudomonas
aeruginosa otitis of dogs with a bacteriophage mixture: A before/after clinical trial. Vet Microbiol.
2010;146(3-4):309-313. Accessed Mar 29, 2023. doi: 10.1016/j.vetmic.2010.05.014
