Patogenní bakterie mohou blokovat přirozenou obranu střeva a šířit infekci

Když škodlivé bakterie způsobující otravu jídlem, jako např E.coli, pronikají přes trávicí trakt, střevní buňky se obvykle brání vytlačováním infikovaných buněk z těla, aby zabránily šíření infekce.

V nové studii zveřejněné dnes v Přírodavědci z Genentech, člena Roche Group, ve spolupráci s výzkumníky z Oregon Health & Science University zjistili, že nebezpečný kmen E. coli – známý tím, že způsobuje krvavý průjem – může blokovat tuto obranu střev, což umožňuje snazší šíření bakterií.

Bakterie vstřikují do střevních buněk speciální protein zvaný NleL, který štěpí klíčové enzymy, známé jako ROCK1 a ROCK2, které jsou potřebné k vyloučení infikovaných buněk. Bez tohoto procesu nemohou infikované buňky rychle odejít, což umožňuje bakteriím snadněji se šířit.

Obvykle, když škodlivé bakterie napadnou střeva, tělo se rychle brání. První obrannou linií je střevní výstelka – tvořená těsně nahromaděnými buňkami, které absorbují živiny a udržují bakterie mimo krevní oběh. Pokud se jedna z těchto buněk nakazí, obětuje se tím, že se vytlačí ze střevní výstelky do střev, aby byla vypláchnuta. To pomáhá zabránit šíření bakterií.

Tato studie ukazuje, že patogenní bakterie mohou blokovat vytlačení infikovaných buněk.

Je to úplně jiná strategie, než jakou jsme dosud viděli. Některé bakterie se snaží schovat před odhalením, ale tato ve skutečnosti zastaví únikovou cestu buňky.“

Isabella Rauch, Ph.D., hlavní autorka studie a docentka molekulární mikrobiologie a imunologie, OHSU School of Medicine

Odhalování nových cest k léčbě

Rauch strávila svou kariéru studiem toho, jak bariérové ​​tkáně, jako je střevní výstelka, interagují s mikroby a chrání tělo, aniž by neustále spouštěly zánět. Její práce je zvláště důležitá jak pro infekční onemocnění, tak pro chronické stavy, jako je zánětlivé onemocnění střev nebo IBD.

„Nyní víme, že střevní výstelka není jen pasivní stěna,“ řekla. „Tyto buňky jsou opravdu dobré v tom, že včas odhalují infekci a reagují na ni ještě předtím, než imunitní systém vůbec zasáhne.“

Studie byla výsledkem spolupráce několika vědců, včetně biochemických odborníků z Genentech, kteří přišli na to, jak NleL funguje, a Rauchovy laboratoře, která používala modely střevní tkáně k prokázání účinků proteinu ve skutečných buňkách.

„Byli jsme schopni prokázat, že když bakterie nesou tento určitý protein, infikují střevo mnohem lépe,“ řekl Rauch. „Zabraňují rychlému vyhození infikovaných buněk, což jim dává více času na množení a infikování více buněk.“

Tento objev by mohl připravit cestu pro nové způsoby léčby, které se zaměřují na to, jak bakterie způsobují onemocnění, spíše než na přímé zabíjení bakterií, jako to dělají antibiotika.

„Pochopením toho, jak bakterie obcházejí obranyschopnost našeho těla, by vědci mohli navrhnout antivirulentní terapie, které se nespoléhají na antibiotika,“ řekl Rauch. „To je opravdu důležité, zvláště jako rezistence na antibiotika stále stoupá.“

Zjištění mají také globální zdravotní důsledky. Tento typ E. coli může být zvláště nebezpečný pro malé děti, jejichž tělo nezvládá ztrátu tekutin. Vědci varují, že změna klimatu a oslabené systémy bezpečnosti potravin mohou způsobit, že tyto infekce budou běžnější.

„Tyto druhy bakterií jsou již vážným problémem v místech se špatnou hygienou,“ řekl Rauch. „Ale s rostoucími teplotami a omezováním monitorování bezpečnosti potravin se stávají rostoucí hrozbou i ve vyspělých zemích.“

Kromě infekčních onemocnění by objev mohl také vrhnout světlo na střevní poruchy, jako je IBD, kde střevní výstelka příliš často vylučuje příliš mnoho buněk.

„Tento proces ‚extruze‘ buněk se děje ve zdravých střevech neustále na nízké úrovni,“ řekl Rauch. „Ale u IBD to narůstá a my úplně nerozumíme proč. Podobně to vidíme také u rakoviny trávicího traktu. Tento výzkum nám dává lepší pohled na obě strany rovnice, jak na to, jak se tělo chrání, tak na to, jak se věci pokazí.“

Kromě Raucha jsou mezi spoluautory OHSU Marin Miner, BS, Rachael Peterson, BS a William Scott, BA Hlavním autorem je Giovanni Luchetti, Ph.D., hlavní vědecký pracovník společnosti Genentech.