Behandeling van oorontstekingen op school zonder antibioticaresistentie

“Terug naar school”-seizoen betekent pennen en papier kopen, de nieuwe busroute uitzoeken en … oorpijn. Artsen behandelen deze infecties meestal met antibiotica, maar kinderen maken niet altijd de volledige kuur af, waardoor de resistentie tegen deze medicijnen wordt versneld. Tegenwoordig rapporteren onderzoekers dat ze een systeem op nanoschaal voor eenmalig gebruik hebben ontwikkeld dat waarschijnlijk geen weerstand zal genereren. Door een verbinding te gebruiken die lijkt op bleekmiddel bij proefdieren, laten ze zien dat het één type bacterie kan doden dat oorontstekingen veroorzaakt, en dat het op een dag gemakkelijk als gel kan worden aangebracht.

De onderzoekers presenteren hun resultaten vandaag op de najaarsbijeenkomst van de American Chemical Society (ACS).

“We kwamen aanvankelijk op dit idee door te kijken naar het bleekmiddel voor huishoudelijk gebruik. Hoewel het al sinds de 19e eeuw wordt gebruikt, lijken bacteriën geen wijdverbreide resistentie tegen deze reiniger te hebben ontwikkeld”, zegt Rong Yang, Ph.D., de hoofdonderzoeker van het project.

Maar Yang waarschuwt snel dat mensen infecties niet met bleekmiddel moeten behandelen. De oplossing die in winkels wordt verkocht, is sterk geconcentreerd en bijtend, maar bij correct gecontroleerd gebruik in extreem lage concentraties wordt het actieve ingrediënt in bleekmiddel als compatibel met levend weefsel beschouwd.

Nadat ze zich realiseerden dat het actieve ingrediënt in de huishoudelijke reiniger antibioticaresistentie zou kunnen omzeilen, besloten de onderzoekers, die aan de Cornell University werken, een bijna universele kinderplaag aan te pakken: acute oorontstekingen. Deze infecties treffen meer dan 95% van de kinderen in de VS, en de behandeling vereist doorgaans het nemen van antibiotica gedurende vijf tot tien dagen. Deze regimes kunnen echter problematische bijwerkingen veroorzaken, waardoor sommige gezinnen de medicatie voortijdig stopzetten, vooral als de symptomen verdwijnen. Maar onjuist gebruik van deze medicijnen kan de ontwikkeling van antibioticaresistentie versnellen, waardoor infecties moeilijker of zelfs onmogelijk te behandelen zijn. Dit probleem behoort volgens de Wereldgezondheidsorganisatie tot de grootste bedreigingen voor de wereldwijde gezondheid.

Bacteriën hebben meer succes in hun strijd tegen sommige stoffen dan tegen andere. Hypochloorzuur uit bleekmiddel behoort tot een familie van verbindingen, bekend als hypohalogeenzuren, waartegen bacteriën nog geen significante weerstand moeten ontwikkelen – hoogstwaarschijnlijk vanwege de vele manieren waarop deze zeer reactieve zuren microbiële cellen beschadigen, zegt Yang.

Omdat deze stoffen snel worden afgebroken, probeerden Yang en haar collega’s er naar behoefte een aan te maken achter het trommelvlies in het middenoor, waar oorontstekingen optreden. Ze vonden inspiratie in een enzym uit gigantische kelp, dat waterstofperoxide (H₂O₂) tot hypobroomzuur (HOBr), een chemisch familielid van bleekmiddel.

Een frequente oorzaak van oorontstekingen, de bacterie Streptococcus pneumoniae produceert H₂O₂ om andere microben te bestrijden. Om het kelp-enzym na te bootsen, dat het metaal vanadium bevat, ontwierpen Yang en haar collega’s nanodraden gemaakt van vanadiumpentoxide (V₂O₅). Deze produceren HOBr alleen in aanwezigheid van de H₂O₂bacteriën produceren, en hun staafachtige vorm helpt ze op hun plaats te houden door hun vermogen om in lichaamsvloeistoffen te diffunderen te verminderen.

In tests op chinchilla’s, die oorontstekingen oplopen door dezelfde ziekteverwekkers als menselijke kinderen, slaagden ze erin de meeste S. pneumoniae te elimineren. Yang en collega’s ontdekten dat na behandeling met de nanodraden de eens ontstoken trommelvliezen van de dieren weer normaal werden. Ondertussen vonden tests bij gezonde dieren bewijs dat de behandeling het gehoor niet belemmerde.

Voor deze experimenten injecteerden de onderzoekers de nanodraden rechtstreeks in het middenoor. In meer recent werk bij chinchilla’s ontwikkelden ze een minder ingrijpende, meer praktische methode om de draden af ​​​​te leveren. Door de nanodraden te decoreren met peptiden waarvan bekend is dat ze kleine deeltjes door het trommelvlies transporteren, ontdekten Yang en haar team dat ze de behandeling plaatselijk konden toedienen als een gel die in de gehoorgang werd afgezet. Nadat de gel was aangebracht, gingen de nanodraden erin door het intacte weefsel. Ze onderzoeken ook andere benaderingen om de nanodraden door het trommelvlies te leiden.

Omdat andere oorontsteking veroorzakende bacteriën geen H₂O₂onderzoeken de onderzoekers momenteel of dit systeem effectief is in de aanwezigheid van andere microben dan S. pneumoniae, en hoe ze het kunnen aanpassen om de andere bugs te bestrijden.

De onderzoekers hebben nog geen studies gedaan om te bepalen hoe lang het systeem op zijn plaats blijft, hoewel hun bewijs suggereert dat de nanodraden uit het middenoor wegvloeien nadat de infectie is verdwenen. Yang vermoedt echter dat ze de eigenschappen van de nanodraden kunnen aanpassen om daarna lange tijd op hun plaats te blijven. Deze laatste benadering zou het mogelijk kunnen maken om terugkerende infecties te voorkomen waar veel kinderen last van hebben.

“Als de bacterie terugkeert, kan het systeem opnieuw opstarten, zodat kinderen niet herhaaldelijk antibiotica nodig hebben en gaandeweg meer weerstand kweken”, zegt Yang.