Mecanisme de infecție cu Yersinia - MedMix
Cercetătorii HZI arată cum bacteriile intestinale te îmbolnăvesc descifrând mecanismele de infecție ale Yersinia și răspunsurile imune ale gazdei.
Infecțiile gastrointestinale sunt printre cele mai frecvente boli la nivel mondial. Acestea sunt declanșate, de exemplu, de agenți patogeni bacterieni precum Yersinia. Aceste bacterii intestinale poartă numele elvețianului Alexandre Yersin, care a cauzat temutul agent patogen al ciumei Yersinia pestis descoperit. Aproape toată lumea se infectează cu Yersinia în cursul vieții. Ele pot provoca infecții intestinale severe cu inflamație a ganglionilor limfatici din intestin și dureri abdominale acute. Bacteriile scaune în formă de tijă apar la numeroase mamifere și sunt transmise în principal de la animale la oameni prin alimente contaminate.
Pentru a coloniza intestinele, trebuie Yersinia-Bacteriile se leagă mai întâi de suprafața mucoasei intestinale. Trec prin aceasta pentru a pătrunde în țesuturile mai adânci și pentru a ajunge la organe. „Mecanismele cu care diferă Yersinia-Bacteriile care infectează celulele gazdă și controlează răspândirea lor în gazdă sunt foarte asemănătoare. Prin urmare, investigăm în laborator o rudă mai puțin periculoasă din familia Yersinia: organismul model Yersinia pseudotuberculoză. Agentul patogen are multe în comun cu agentul patogen al ciumei Yersinia pestis", Spune savantul HZI, prof. Petra Dersch, șef al departamentului" Biologia infecției moleculare ". Cu toate acestea, nu este suficient să colonizăm țesutul gazdei; bacteriile trebuie să câștige și lupta împotriva sistemului imunitar al gazdei. „Până în prezent, astfel de studii au fost efectuate numai in vitro, adică în cultura celulară în condiții de laborator. Mediul gazdă (temperatură mai ridicată, mai mulți nutrienți) poate fi imitat, dar nu influența sistemului imunitar ”, spune Dersch.
Pentru a înțelege mai bine cum funcționează infecția cu Yersinia, oamenii de știință trebuie să se uite la mecanismele de reglare care sunt puse în mișcare atunci când un agent patogen afectează o gazdă vie. În acest scop, Dersch și echipa ei au încercat să utilizeze cele mai noi metode de secvențiere și analize bioinformatice extinse pe șoareci infectați pentru a explica strategiile și mecanismele utilizate de agentul patogen. Yersinia își infectează gazda și cum reacționează sistemul imunitar la aceasta. Dersch: Analiza noastra a mii de gene la nivelul transcriptomului traseaza o harta precisa a unei lupte dure in timpul infectarii cu agentul patogen si a apararii imune ulterioare a mouse-ului.
Pentru studiu, a fost examinat țesutul limfatic de la șoareci infectați cu Yersinia, care este strâns asociat cu intestinul. O infecție care afectează mai întâi ganglionii limfatici este tipică pentru Yersinia. „Am putut demonstra că gazda reacționează la infecția timpurie cu Yersinia cu o imigrație masivă de celule de apărare, așa-numitele neutrofile”, explică Dersch. În plus, gazda încearcă să prevină răspândirea germenilor invadatori în țesut prin producerea anumitor factori de coagulare și pentru a-l imobiliza. „Factorii de coagulare permit gazdei infectate să formeze o rețea de fibre de fibrină în jurul agentului patogen, așa-numitul„ cheag ”sau cheag. Această structură este, de asemenea, foarte importantă pentru sistemul imunitar, care recunoaște aceste aglomerări celulare ca fiind străine și le poate elimina. "
În studiu, oamenii de știință au putut, de asemenea, să demonstreze că moleculele mici de ARN de reglementare joacă un rol important în infecție. Aceasta este o strategie importantă a bacteriilor, deoarece le permite să adapteze anumite procese metabolice pentru a dezvolta rapid noi surse de hrană - o adaptare evolutivă a bacteriei la gazdă, ca să spunem așa. Deoarece concurează cu gazda pentru anumiți ioni metalici precum fierul, manganul sau zincul. Atât bacteriile, cât și celulele gazdă au molecule speciale de legare a fierului cu care îndepărtează reciproc fierul și astfel își asigură propria supraviețuire. „În ciuda răspunsului său imun puternic, gazda nu poate câștiga în cele din urmă lupta împotriva infecției bacteriene”, spune Petra Dersch. „Bacteriile injectează otrăvuri puternice în celulele gazdă, așa-numiții efectori, care ucid celulele.”
Într-un alt experiment, cercetătorii HZI, împreună cu colegii de la Universitatea Tehnică din Braunschweig, Centrul de Biologie a Sistemelor (BRICS), Universitatea din Saarbrücken și Universitatea Tehnică din München, au examinat, de asemenea, infecția cu Yersinia direct la nivelul celulelor bacteriene individuale. Această abordare a biologiei sistemelor a arătat, de asemenea, că bacteriile intestinale sunt foarte capabile să se adapteze mediului în țesutul limfatic al gazdei. „Din cauza unei interconectări genetice complexe, unele Yersinia-Celulele anumitor gene de virulență „pornite” spontan, dar nu și în altele. Această diversitate poate asigura supraviețuirea agentului patogen din gazdă deoarece, de exemplu, unele bacterii sunt mai bine adaptate la o nouă situație din intestin în viitor ”, explică Aaron Nuss, un om de știință din echipa Petra Dersch. „Până în prezent nu am reușit încă să analizăm cu precizie amploarea diversității populației de agenți patogeni - și ce avantaje are aceasta pentru bacterii. Dacă înțelegem mai bine acest lucru, am putea lupta mai bine cu acești agenți patogeni. "
„Noile posibilități de examinare cu cea mai modernă tehnologie ne permit o perspectivă importantă asupra dialogului dintre agent patogen și gazdă în timpul unei infecții în țesuturi sau, de asemenea, pe baza celulei individuale”, spune Petra Dersch. „În viitor, vom putea crea, de asemenea, profiluri de transcripție a altor agenți patogeni, pentru a descoperi funcțiile genetice ascunse anterior, care sunt esențiale pentru supraviețuirea în diferite gazde. Acest lucru va îmbunătăți, de asemenea, identificarea potențialelor puncte de plecare pentru droguri. "
Aaron M. Nuss, Michael Beckstette, Maria Pimenova, Carina Schmühl, Wiebke Opitz, Fabio Pisano, Ann Kathrin Heroven și Petra Dersch: ARN-seq dublu țesut: o cale rapidă de descoperire pentru funcții specifice infecției și riboregulatori care modelează transcriptomii gazdă-patogen. PNAS, 2017, 17 ianuarie; 114 (3), doi: 10.1073/pnas.1613405114.