Urineweginfecties (UTI’s), veel voorkomende bacteriële infecties in gemeenschappen en medische instellingen, worden voornamelijk gemedieerd door FimH. De glycaanplaatsen van het uromoduline-eiwit spelen een cruciale rol bij de bescherming tegen urineweginfecties door interactie met FimH. Een bio-geïnspireerde aanpak waarbij gebruik wordt gemaakt van glycan-FimH-interacties kan bacteriën effectief verminderen via een antiadhesief mechanisme, waardoor de bacteriële resistentie wordt teruggedrongen. Typische antiadhesieve therapie alleen faalt echter in het aanpakken van de overmatige reactieve zuurstofverbindingen en de ontstekingsreactie tijdens urineweginfecties. Om deze kloof te overbruggen werden antioxiderende nanozymen met antiadhesief vermogen ontwikkeld als nanolokvogels om bacteriën en ontstekingen tegen te gaan. Specifiek werd ultrakleine met dextran gecoate ceriumoxide (DEC) ontwikkeld om urineweginfecties aan te pakken, waarbij dextran de FimH-adhesie blokkeert en ceriumoxide ontstekingsremmende eigenschappen vertoont. DEC’s, die door de nieren kunnen worden gemetaboliseerd, verminderen het bacteriegehalte in de urinewegen, waardoor ontstekingen en weefselschade worden verminderd. In muizenmodellen behandelden DEC’s met succes acute urineweginfecties, herhaalde infecties en kathetergerelateerde urineweginfecties. Deze dubbele benadering benadrukt niet alleen het potentieel van nanozymen voor urineweginfecties, maar suggereert ook de toepasbaarheid op andere door FimH geïnduceerde infecties in de longen en darmen, wat een aanzienlijke vooruitgang markeert in op nanozymen gebaseerde klinische benaderingen. Credit: ACS Nano (2024). DOI: 10.1021/acsnano.3c12783
Urineweginfecties (UTI’s), die wereldwijd miljoenen mensen treffen, worden voornamelijk veroorzaakt door uropathogene Escherichia coli (UPEC). Deze infecties worden gekenmerkt door bacteriële adhesie en kolonisatie in de urinewegen, waardoor de immuunreacties van de gastheer worden omzeild. Onderzoekers van de Universiteit van Nanjing hebben onlangs een nieuwe aanpak gerapporteerd voor de bestrijding van urineweginfecties door de ontwikkeling van bio-geïnspireerde nanozymen die als nanolokvogels fungeren.
De nanozymen, ontworpen om de functie van uromoduline (UMOD), een natuurlijk afweermechanisme tegen bacteriële invasie, na te bootsen, bieden een veelbelovende oplossing. Door dextran op ceria-nanodeeltjes op te nemen, simuleren de nanozymen de glycanen van UMOD, waardoor de adhesie van UPEC’s effectief wordt belemmerd.
De bio-geïnspireerde nanozymen vertonen veelzijdige functionaliteiten, waaronder ontstekingsremmende en anti-adhesieve eigenschappen, waardoor ze worden gepositioneerd als potentiële game-changers in de behandeling van urineweginfecties. Door hun unieke ontwerp kunnen de nanozymen reactieve stikstof- en zuurstofsoorten (RNOS) opvangen die worden gegenereerd tijdens door infectie geïnduceerde ontstekingen.
Bovendien voorkomen ze bacteriële adhesie aan gastheercellen en abiotische oppervlakken, waardoor bacteriële kolonisatie wordt verminderd. Het vermogen van de nanozymen om ontstekingen te verlichten en weefselschade te beperken, biedt een alomvattende aanpak voor het beheer van urineweginfecties.
In preklinische onderzoeken met muismodellen lieten de nanozymen veelbelovende resultaten zien bij de behandeling van acute urineweginfecties, herhaalde infecties en katheter-geassocieerde urineweginfecties. De bio-geïnspireerde nanozymen hebben een aanzienlijk potentieel voor klinische vertaling door bacteriële kolonisatie en ontstekingen in de urinewegen effectief te verminderen.
Deze innovatieve aanpak pakt niet alleen de uitdagingen aan die traditionele antibioticatherapieën met zich meebrengen, maar biedt ook een veiligere en uitgebreidere strategie voor het beheersen van urineweginfecties en gerelateerde complicaties.
Het papier is gepubliceerd in het journaal ACS Nano.
Meer informatie:
Yihong Zhang et al., Bio-geïnspireerde nanozymen als nanodecoys voor de behandeling van urineweginfecties, ACS Nano (2024). DOI: 10.1021/acsnano.3c12783
Tijdschriftinformatie:
ACS Nano
Geleverd door de Universiteit van Nanjing
