Middeleeuwse 'oogzalf' kan leiden tot nieuwe behandeling voor moderne hardnekkige infecties

Bacteriën komen voor in 2 vormen, als individuele, vrij rondzwemmende cellen of als onderdeel van een meercellige biofilm. 

Een biofilm is een laag slijm die de bacteriën zelf produceren en die vastzit aan een oppervlak. De slijmlaag wordt ook extracellulaire matrix (ECM) genoemd, en ze kan tot 90 procent van de biomassa uitmaken van een biofilm, de 10 overblijvende procenten zijn dan bacteriën.

Het slijm bestaat uit polysachariden - lange moleculen die bestaan uit een reeks monosachariden of eenvoudige suikers -, eiwitten, vetten en DNA. Omdat biofilms niet vlak zijn maar driedimensioneel en zorgen voor een gezamenlijke levensstijl voor micro-organismen, worden ze ook wel 'steden voor microben' genoemd. Biofilms komen in de natuur vaak voor - tandplak is er een voorbeeld van - en aangenomen wordt dat de meeste bacteriën in ons lichaam in biofilms zitten en groeien. 

Een groot nadeel van biofilms is dat ze de bacteriën beschermen tegen antibiotica. Om biofilms uit te roeien zijn in het laboratorium vaak concentraties van antibiotica nodig die 100 tot 1.000 keer sterker zijn dan die voor vrij rondzwemmende bacteriën en 'in vivo' - in levende wezens - komt het er vaak op neer dat bacteriën in biofilms totaal ongevoelig zijn voor behandelingen met antibiotica. 

Een voorbeeld van een bijzonder moeilijk te behandelen biofilm-infecties zijn de zweren aan de voeten en benen van diabetespatiënten.

In 2015 werd het 'Ancientbiotics' multidisciplinair onderzoeksteam opgericht door microbiologen, scheikundigen, apothekers, data-analisten en mediëvisten - specialisten in de middeleeuwen - van de universiteiten van Warwick en Nottingham in het VK en van Amerikaanse universiteiten. 

Leden van dat team aan de universiteit van Warwick bouwden voort op eerder onderzoek aan de universiteit van Nottingham naar het gebruik van middeleeuwse middelen tegen MRSA - Meticilline-resistente Staphylococcus aureus - en reconstrueerden een 1.000 jaar oud middeleeuws geneesmiddel dat ui, look, wijn en galzouten bevat en bekend staat als 'Balds oogzalf'. 

Het recept voor de oogzalf staat in het 'Bald's Leechbook' (het doktersboek van Bald), een oudengels in leer gebonden boek in de British Library. Het Leechbook wordt algemeen beschouwd als een van de oudste bekende medische handboeken en het bevat Angelsaksische medische adviezen en recepten voor geneesmiddelen, zalven en behandelingen. 

Het team kon aantonen dat Balds oogzalf veelbelovende antibacteriële activiteit vertoonde en slechts weinig schade toebracht aan menselijke cellen. 

De onderzoekers ontdekten dat het middel effectief was tegen een reeks grampositieve en gramnegatieve ziekteverwekkers in wonden in de vrij rondzwemmende vorm. Gramnegatieve bacteriën hebben nog een extra membraan rond hun celwand en bij hen treedt resistentie tegen antibiotica over het algemeen vaker op dan bij grampositieve bacteriën, die één dikke celwand hebben. 

Daarnaast bleek echter dat de oogzalf ook effectief bleef tegen de biofilms van 5 ziekteverwekkers: 

• Acinetobacter baumanii, een bacterie die vaak voorkomt in ontstoken wonden bij soldaten die terugkeren uit conflicthaarden;
• Stenotrophomonas maltophilia, een bacterie die geassocieerd wordt met ontstekingen van de luchtwegen bij mensen;
• Staphylococcus aureus, een veel voorkomende oorzaak van huidontstekingen, onder meer abcessen, van ontstekingen van de luchtwegen zoals sinusitis en van voedselvergiftiging;
• Staphylococcus epidermidis, een veel voorkomende oorzaak van infecties aan in het lichaam ingebrachte vreemde voorwerpen zoals katheters, van ontstekingen van chirurgische wonden en van bacteriëmie, de aanwezigheid van bacteriën in het bloed, bij patiënten met immuundeficiëntie, een immuunsysteem dat niet of niet goed werkt;
• Streptococcus pyogenes, een bacterie die veel infecties bij de mens veroorzaakt, onder meer faryngitis (keelholteontsteking), tonsillitis (amandelontsteking), roodvonk, cellulitis, acute reuma en post-streptokokkale glomerulonefritis, een aandoening van de nieren.

Al deze bacteriën kunnen ook teruggevonden worden in de biofilms die de zweren aan de voeten van diabetici infecteren en die vaak resistent zijn tegen behandelingen met antibiotica. Die ontstekingen kunnen leiden tot amputaties om te vermijden dat de bacteriën zich in het bloed verspreiden en een fatale bacteriëmie veroorzaken. 

In Balds oogzalf zit look, dat allicine bevat, een stof waarvan geweten is dat ze bij in vitro-testen in het laboratorium werkzaam is tegen de vrij rondzwemmende vorm van verschillende bacteriën. Look alleen werkt echter niet tegen biofilms van bacteriën, en dus kan het feit dat de oogzalf wel effectief is tegen biofilms niet toegeschreven worden aan een afzonderlijk ingrediënt. Daarvoor is de combinatie van alle ingrediënten nodig, zo zeggen de onderzoekers. 

"We hebben aangetoond dat een middeleeuwse remedie bestaande uit ui, look, wijn en gal, een reeks van problematische bacteriën kan doden, zowel in vrij rondzwemmende kweken als in biofilms", zei mede-auteur van de studie dokter Freya Harrison van de School of Life Sciences van de universiteit van Warwick. 

"Aangezien de mengeling niet veel schade veroorzaakte aan menselijke cellen in het labo, of aan muizen, kunnen we mogelijk een veilige en effectieve antimicrobiële behandeling ontwikkelen uit deze remedie."

"De meeste antibiotica die we vandaag gebruiken zijn afgeleid van natuurlijke bestanddelen, maar ons werk benadrukt de noodzaak om niet enkel bestanddelen afzonderlijk te onderzoeken, maar mengelingen van natuurlijke producten om biofilm-infecties te behandelen. We denken dat de toekomstige ontdekking van antibiotica van natuurlijke producten vooruit geholpen zou kunnen worden door combinaties van ingrediënten te bestuderen in plaats van afzonderlijke planten of bestanddelen. In eerste instantie denken we dat deze combinatie de weg zou kunnen wijzen naar nieuwe behandelingen voor geïnfecteerde wonden, zoals de zweren op de voeten en benen van diabetici", zo zei Harrison. 

"Ons onderzoek toont aan hoe belangrijk het is om realistische modellen te gebruiken in het laboratorium bij de zoektocht naar nieuwe antibiotica uit planten. Hoewel één enkel bestanddeel volstaat om kweken met vrij rondzwemmende bacteriën te doden, faalt dat tegen meer realistische infectiemodellen, waartegen de volledige remedie dan weer wel succes heeft", zei mede-auteur Jessica Furner-Pardoe van de Medical School in Warwick. 

"Balds oogzalf benadrukt het belang van medische behandelingen uit vervlogen tijden. Ze toont aan dat de mensen in vroeg-middeleeuws Engeland minstens enkele effectieve middelen hadden. De samenwerking in dit project toont hoe belangrijk de letteren zijn in interdisciplinair onderzoek", zei Christina Lee van de School of English aan de universiteit van Nottingham. Lee bekeek in eerder onderzoek al of Bald's Leechbook, het vroeg-middeleeuwse handboek waarin het recept voor de oogzalf staat, effectieve antibacteriële middelen bevatte. 

De studie 'Anti-biofilm efficacy of a medieval treatment for bacterial infection requires the combination of multiple ingredients' is gepubliceerd in Scientific Reports van Nature.  Dit artikel is gebaseerd op een persbericht van de University of Warwick.