Nowe badanie pokazuje, jak Salmonella oszukuje mechanizmy obronne jelit, aby wywołać infekcję
Nowe badanie UC Davis Health odkryło, jak bakterie Salmonella, będące jedną z głównych przyczyn zatruć pokarmowych, mogą zainfekować jelito, nawet gdy obecne są ochronne bakterie. Badanie, opublikowane w „Proceedings of the National Academy of Sciences”, wyjaśnia, w jaki sposób patogen manipuluje środowiskiem jelitowym, aby uniknąć naturalnych mechanizmów obronnych organizmu.
Układ pokarmowy jest domem dla bilionów bakterii, z których wiele produkuje krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe (SCFA), pomagające zwalczać szkodliwe patogeny. Jednak Salmonella potrafi się rozwijać i rozprzestrzeniać w jelitach, mimo obecności tych ochronnych związków. W badaniu postawiono pytanie: Jak Salmonella omija tę linię obrony?
„Wiedzieliśmy, że Salmonella atakuje jelito cienkie, chociaż nie jest to jej główne miejsce replikacji. Jest nim jelito grube,” powiedział główny autor badania, dr Andreas Bäumler, wyróżniony profesor UC Davis oraz wiceprzewodniczący ds. badań w Katedrze Mikrobiologii Medycznej i Immunologii.
Bäumler wraz ze swoim zespołem odkryli, że klucz do odpowiedzi leży w sposobie, w jaki patogen zmienia równowagę składników odżywczych w jelitach. Gdy Salmonella dostaje się do jelita cienkiego, wywołuje stan zapalny w błonie śluzowej jelit, zaburzając normalne wchłanianie aminokwasów z pożywienia. Prowadzi to do zaburzeń w składzie odżywczym jelit.
To zaburzenie dostarcza Salmonelli zasobów niezbędnych do przeżycia i namnażania się w jelicie grubym, gdzie zazwyczaj bakterie korzystne ograniczają jej wzrost. Badanie wykazało, że Salmonella wywołuje stan zapalny w jelicie cienkim, aby pozyskać składniki odżywcze potrzebne do replikacji w jelicie grubym.
Salmonella zmienia środowisko składników odżywczych w jelitach, aby przetrwać
Korzystając z modelu mysiego, zespół dokładnie przeanalizował, jak Salmonella zmienia skład chemiczny jelit. Prześledzili oni wchłanianie aminokwasów w jelicie cienkim i grubym.
Odkryli, że u myszy zakażonych Salmonellą nastąpiło zmniejszenie wchłaniania aminokwasów do krwi. W rzeczywistości dwa aminokwasy – lizyna i ornityna – stały się bardziej obfite w jelitach po zakażeniu. Te aminokwasy pomagały Salmonelli przetrwać, zapobiegając efektom ograniczającym wzrost wywoływanym przez SCFA. Udało się to poprzez przywrócenie równowagi kwasowo-zasadowej (pH) Salmonelli, co umożliwiło jej ominięcie mechanizmów obronnych mikrobioty.
„Nasze wyniki pokazują, że Salmonella ma sprytny sposób na zmianę środowiska składników odżywczych w jelitach na swoją korzyść. Utrudniając organizmowi wchłanianie aminokwasów w jelicie krętym, Salmonella tworzy korzystniejsze warunki dla siebie w jelicie grubym,” stwierdził Bäumler.
W badaniu zespół wykazał, że Salmonella używa swoich czynników wirulencji (czynniki chorobotwórcze) do aktywacji enzymów rozkładających kluczowe aminokwasy, takie jak lizyna. Pomaga to patogenowi uniknąć ochronnych efektów SCFA i łatwiej rozwijać się w jelitach.
Nowe odkrycia mogą prowadzić do lepszych metod leczenia infekcji jelitowych
Nowe odkrycia mogą wyjaśniać, jak zmienia się środowisko jelitowe w trakcie zapalnych chorób jelit, takich jak choroba Crohna i wrzodziejące zapalenie jelita grubego, oraz przyczynić się do opracowania skuteczniejszych metod leczenia infekcji jelitowych. Zrozumienie, w jaki sposób Salmonella zmienia środowisko jelitowe, może pomóc naukowcom opracować nowe sposoby ochrony mikrobioty jelitowej i zapobiegania tym infekcjom.
„To badanie stosuje bardziej holistyczne podejście do badania zdrowia jelit. Nie tylko daje nam lepsze zrozumienie, jak działa Salmonella, ale również podkreśla znaczenie utrzymania zdrowej mikrobioty jelitowej,” powiedziała Lauren Radlinski, pierwsza autorka badania i stypendystka podoktorancka w laboratorium Bäumlera. „Nasze odkrycia mogą prowadzić do nowych terapii wspierających mikrobiotę w trakcie infekcji.”
Wyniki badania mogą inspirować przyszłe metody leczenia, w tym probiotyki lub plany dietetyczne zaprojektowane w celu wzmocnienia naturalnych mechanizmów obronnych organizmu przed szkodliwymi patogenami.
„Poznając, jak patogen manipuluje systemem gospodarza, możemy odkryć sposoby na wzmocnienie naturalnych mechanizmów obronnych organizmu,” stwierdziła Radlinski.
Współautorami badania są Andrew Rogers, Lalita Bechtold, Hugo Masson, Henry Nguyen, Anaïs B. Larabi, Connor Tiffany, Thaynara Parente de Carvalho oraz Renée Tsolis z UC Davis.
Źródło: Proceedings of the National Academy of Sciences, Salmonella virulence factors induce amino acid malabsorption in the ileum to promote ecosystem invasion of the large intestine, fot. Adobe
