Chorobotwórcze bakterie wykorzystują cukier ze śluzu jelitowego

– Kwas sjalowy, czyli cukier stanowiący część ochronnej warstwy śluzu jelitowego, napędza chorobotwórcze bakterie w jelitach – poinformowano na łamach „PNAS”.

Odkrycie to sugeruje, jaki może być potencjalny cel terapeutyczny w leczeniu infekcji bakteryjnych jelit, ale też innych chorób przewlekłych związanych z mikrobiotą jelitową, w tym nieswoistego zapalenia jelit (IBD), celiakii, zespołu jelita drażliwego i zespołu krótkiego jelita.

– Bakterie muszą znaleźć w naszych jelitach odpowiednie miejsce, które pozwoli im się osiedlić, rozmnożyć i rozprzestrzenić. Następnie muszą pokonać rozliczne mechanizmy obronne, które normalnie chronią przewód pokarmowy. W przyszłości możemy potencjalnie wykorzystać zdobytą wiedzę na temat roli kwasu sjalowego lub sposobu, w jaki patogeny go wyczuwają, aby zapobiegać klinicznie istotnym chorobom – mówi prof. Bruce Vallance, autor badania z University of British Columbia i BC Children's Hospital (Kanada).

Naukowiec wraz ze współpracownikami badał Citrobacter rodentium – bakteryjny patogen jelitowy myszy używany w laboratoriach do modelowania infekcji ludzką Escherichia coli. Odkrył, że bakteria ta ma geny związane ze spożywaniem i wykorzystywaniem kwasu sjalowego, a kiedy geny te zostaną usunięte, jej wzrost jest osłabiony.

Dalsze eksperymenty wykazały, że po spożyciu cukru, jakim jest wspomniany kwas sjalowy, C. rodentium wytwarza dwa specjalne białka wirulencji, które pomagają jej przedostać się przez warstwę śluzu okrężnicy i przykleić do leżących pod nią komórek nabłonka. Odkrycie to wyjaśnia jednocześnie, w jaki sposób patogeny mogą pogarszać przebieg niektórych chorób jelit.

– Na przykład, kiedy IBD zaczyna się rozwijać, drobnoustroje w jelicie także się zmieniają: zaczynają penetrować komórki wyściełające jelita, powodując coraz więcej ognisk zapalnych. To może być jeden z powodów, dla których IBD staje się chorobą przewlekłą, a nie tymczasową. Określone składniki odżywcze, takie jak kwas sjalowy, ale też inne cukry, mogą okazać się piętami achillesowymi takich drobnoustrojów – wyjaśnia prof. Vallance.

Profesor i jego zespół badają teraz rolę, jaką rozmaite cukry obecne w śluzie jelit odgrywają w odżywianiu chorobotwórczych bakterii. Szukają również rezydentnych „dobrych” bakterii (probiotyków), które mogłyby konkurować z tymi patogennymi, niejako „kradnąc” im cukry.

Naukowcy planują również zbadać potencjalne interakcje między bakteriami rezydentnymi a chorobotwórczymi. Dowiedziono bowiem, że te drugie nie mogą samodzielnie uzyskać dostępu do odpowiednich cukrów, dlatego niektóre normalnie nieszkodliwe bakterie rezydentne służą im jako pomocnicy.

– Zasadniczo ci pomocnicy izolują cukier od śluzu, a następnie albo przekazują go patogenom, albo w jakiś nieznany nam jeszcze sposób patogeny im go wykradają – mów Vallance. Dodaje, że lepsze zrozumienie tych interakcji może zapewnić nowe sposoby blokowania patogennych bakterii, co jest pilnie potrzebne.

– W przeszłości nasi przodkowie byli nieustannie atakowani przez niebezpieczne patogeny. Wraz z pojawieniem się oporności bakterii na antybiotyki infekcje bakteryjne znów staną się dla nas dużym problemem. Ponieważ nowych antybiotyków nie mamy, musimy znajdować inne sposoby walki z bakteriami, np. głodzenie ich – podsumowuje badacz.