Bakterie, które walczą z cholerą

W historii odnotowano siedem pandemii cholery oraz wiele epidemii, głównie w Azji i Afryce. Według danych Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) cholera nadal zabija co roku do 143 000 osób, a zakażeniu ulegają nawet cztery miliony.

Bakteria Vibrio cholerae dostaje się zwykle do organizmu wraz ze skażoną wodą pitną. Kolonizuje wewnętrzną powierzchnię jelita i uwalnia silnie działającą toksynę, która zaburza równowagę elektrolitów w ścianie jelita. W rezultacie pojawia się bardzo ostra, zagrażająca życiu biegunka. O ile przy prawidłowym leczeniu (nawadnianie i antybiotyki) umiera zwykle nie więcej niż 1 proc. chorych, to spośród nieleczonych ponad połowa może umrzeć z powodu ciężkiego odwodnienia.

Bakteria cholery atakuje nie tylko jelito – stara się także wyeliminować inne przebywające w nim bakterie. Wykorzystuje białkową broń zwaną „systemem wydzielniczym typu VI” lub T6SS, aby wstrzykiwać toksyny do sąsiednich bakterii, wyeliminować konkurencję i ustanowić dominację w złożonych społecznościach drobnoustrojów, które zamieszkują ludzkie jelita. Bakteria cholery jest odporna na działanie własnej broni, wytwarza bowiem białka odpornościowe, które blokują toksyczne skutki jej T6SS.

Bakterie, które zabija system T6SS Vibrio cholerae uwalniają swoje DNA, które jest szybko przyswajane przez zabójcę. Dzięki temu bakteria cholery szybko ewoluuje w superszczepy o większej zjadliwości i oporności na antybiotyki.

Badanie interakcji V. cholerae z mikrobiomem jelitowym jest trudne. Normalnie naukowcy opracowaliby standaryzowany model dorosłego zwierzęcia, ale V. cholerae kolonizuje dorosłe zwierzęta stosunkowo słabo w porównaniu z ludźmi. Oznacza to, że naukowcy muszą uciekać się do małych zwierząt, którym brakuje dojrzałego mikrobiomu, z którym V. cholerae wchodzi w interakcje, gdy tylko zaczyna kolonizować jelito.

Wiele badań wykazało, że odporność na kolonizację przez V. cholerae i inne bakterie zakaźne zależy w dużej mierze od tak zwanych „komensalnych” drobnoustrojów w jelitach. Mikroby komensalne, a zwłaszcza ludzkie bakterie jelitowe, nie zostały zbadane pod kątem interakcji z V. cholerae.

Jak jednak wykazały nowe badania in vitro przeprowadzone przez zespół dr Melanie Blokesch z Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), chociaż T6SS Vibrio cholerae zabija większość bytujących w jelitach bakterii komensalnych (ich próbki pochodziły od ochotników), niektóre gatunki nauczyły się skutecznie radzić sobie z tym zagrożeniem. Na przykład bakterie jelitowe Klebsiella chronią się przed atakami T6SS Vibrio cholerae dzięki swojej otoczce węglowodanowej. Oportunistyczny patogen Escherichia cloacae nie wytwarza własnych białek odpornościowych ani nie otacza się otoczką – po prostu dysponuje skuteczniejszą odmianą T6SS niż cholera i atakuje zamiast się bronić.

Dr Blokesch podkreśla, że jej badanie wykorzystuje protokoły in vitro i dlatego potrzebne są dodatkowe badania, aby uzyskać pełniejszy i biologicznie istotny obraz. Niemniej jej praca może służyć jako punkt wyjścia do zaprojektowania odpornych na T6SS szczepów probiotycznych, które chroniłyby przed cholerą. (PAP)

Autor: Paweł Wernicki

pmw/ ekr/