Het gebruik van onmerkbare elektrische schokken als alternatieve behandeling voor huidinfecties biedt veelbelovende kansen in de strijd tegen antibioticaresistentie.
Onderzoekers hebben ontdekt dat ze met behulp van elektrische schokjes bacteriële infecties kunnen bestrijden. Dit is goed nieuws, omdat er in dit geval geen medicijnen nodig zijn. “Ons onderzoek biedt een alternatieve manier om ziekteverwekkende bacteriën te behandelen”, vertelt onderzoeker Bozhi Tian in gesprek met Scientias.nl. “Dit kan helpen om minder antibiotica te gebruiken en het probleem van antibioticaresistentie aan te pakken.”
Elektrische schokjes
Het gebruik van elektrische schokjes in de geneeskunde is niet helemaal nieuw. Zo kunnen pacemakers bijvoorbeeld de hartslag reguleren door hartspieren met kleine elektrische stroompjes te stimuleren. Daarnaast gebruiken retina-implantaten, die werken als een soort bionisch oog, elektrische stimulatie om het netvlies van een patiënt te activeren en hun zicht gedeeltelijk te herstellen. Tot nu toe was echter nog niet goed onderzocht hoe bacteriën reageren op elektrische schokken, vooral omdat onderzoekers niet precies weten in welke omstandigheden ze geprikkeld worden.
Antibioticaresistentie
Normaal gesproken worden pathogene bacteriën met antibiotica bestreden. Tian en zijn team vroegen zich echter af of ze bacteriën in plaats daarvan ook met elektriciteit konden behandelen. Dat er gezocht wordt naar alternatieve manieren, is heel belangrijk. Door het overmatig gebruik van antibiotica zijn veel microben namelijk resistent geworden tegen de huidige medicijnen, waardoor deze na verloop van tijd minder effectief zijn. Eerdere studies schatten dat antibioticaresistente infecties in 2019 verantwoordelijk waren voor ongeveer 1,27 miljoen sterfgevallen wereldwijd.
Staphylococcus epidermidis
Het team onderzocht hoe Staphylococcus epidermidis, een veelvoorkomende bacterie op de menselijke huid, zou reageren op elektrische schokjes. Deze bacterie is meestal onschadelijk en kan zelfs de huid beschermen tegen ziekteverwekkers. Als de microbe echter via een snee of medische ingreep, zoals een katheter, het lichaam binnenkomt, kan het ernstige infecties veroorzaken. En tot overmaat van ramp zijn er recentelijk ook nog eens drie stammen van S. epidermidis verschenen die resistent zijn tegen alle soorten antibiotica. “Doordat S. epidermidis deel uitmaakt van het microbieel ecosysteem dat van nature op onze huid aanwezig is, geven we er de voorkeur aan om deze bacterie niet volledig uit te roeien”, legt Tian uit. “Hun volledige afwezigheid op de huid kan namelijk andere problemen met zich meebrengen.”
Pleister
Kortom, Tian wil S. epidermidis dus niet volledig doden, maar alleen onschadelijk maken. Om te bestuderen hoe deze bacterie op elektrische schokjes reageert, ontwikkelde het team een soort pleister. Deze pleister bevat elektroden en een hydrogel die een zure omgeving creëert. “We stelden de bacterie bloot aan een klein elektrisch stroompje”, licht Tian toe. “In dit geval worden de bacteriën ‘gevoelig’ bij de zure pH-niveaus die normaal zijn voor gezonde huid. Wanneer ze worden blootgesteld aan een milde elektrische schok, verandert het membraanpotentiaal van de bacteriën, wat invloed heeft op hun groei en de vorming van biofilms (een groep bacteriën die zich aan een oppervlak hecht, medicijnen blokkeert en langdurige infecties veroorzaakt. red). Deze niet-dodelijke stimulatie verstoort de normale processen van de bacterie, waardoor hun vermogen om infecties te veroorzaken afneemt zonder dat ze direct worden gedood.”
Varkenshuid
Het team testte de pleister op varkenshuid die was geïnfecteerd met S. epidermidis. Het team stimuleerde de bacterie met een lage elektrische spanning van 1,5 volt, wat veel lager is dan de 15 volt die als onmerkbaar en veilig voor mensen wordt beschouwd. Dit deden ze 10 seconden elke 10 minuten gedurende 18 uur. Uit de bevindingen blijkt dat S. epidermidis na elektrische stimulatie minder van verschillende genen aanmaakte, waaronder die voor antibioticaresistentie en biofilmvorming. In de ideale zure omstandigheden stopte de elektrische behandeling 99 procent van de biofilm. Na 18 uur merkte het team dat de biofilmbedekking flink was afgenomen en dat er bijna 10 keer minder S. epidermidis-cellen waren in vergelijking met een onbehandeld monster. “Onze studie laat zien dat kleine elektrische schokken veelbelovend zijn als een effectieve behandeling voor huidinfecties, vooral tegen S. epidermidis”, concludeert Tian.
Veilig voor mensen
Met een paar elektrische schokjes kunnen bacteriële infecties dus doeltreffend worden gestopt, zonder dat er medicijnen nodig zijn. Bovendien hebben de onderzoekers ook nog geen bijwerkingen gevonden. “We gebruiken een elektrische spanning die ongevaarlijk en niet waarneembaar is voor mensen”, onderstreept Tian. “De toegepaste elektrische spanning van 1,5 volt ligt ver onder de niveaus die schadelijk kunnen zijn voor menselijk weefsel, wat wijst op een minimaal risico.” Toch is Tian voorzichtig. “De langetermijneffecten en mogelijke gevolgen voor andere huidmicro-organismen of weefsels hebben we nog niet grondig onderzocht”, zegt hij. “Aanvullend onderzoek kan nodig zijn om eventuele bijwerkingen volledig te begrijpen.”
Antibioticaresistentiecrisis
Het onderzoek biedt niet alleen hoop voor de behandeling van huidinfecties en wondgenezing, maar kan ook bijdragen aan het verminderen van de wereldwijde antibioticaresistentiecrisis. Antibioticaresistentie is ondertussen namelijk een tikkende tijdbom geworden. Zo voorspelt de WHO dat er in 2050 meer mensen zullen overlijden aan een infectie (die we vandaag de dag nog als ongevaarlijk beschouwen, zoals een snee, een wond of misschien blaasontsteking) dan aan kanker. Veel wetenschappers zijn dan ook op zoek naar oplossingen. “Onze nieuwe methode kan veel betekenen voor de behandeling van infectieziekten, omdat het een medicijnvrije manier biedt om bacteriële infecties te bestrijden, vooral die resistent zijn tegen antibiotica”, vat Tian samen. “En door minder afhankelijk te zijn van antibiotica, helpt deze aanpak het groeiende probleem van antibioticaresistentie aan te pakken. Daarnaast laat het onderzoek zien dat elektrische stimulatie de werking van bestaande behandelingen kan versterken door bacteriën gevoeliger te maken voor antibiotica, zelfs bij lagere doseringen.”
De volgende stap is om verder te onderzoeken of de behandeling veilig en effectief is. Als dat het geval blijkt te zijn, willen de onderzoekers hun pleister doorontwikkelen zodat het straks veel meer mensen kan helpen om doeltreffend en zonder verdere medicatie, van anders gevaarlijke huidinfecties af te komen.
