W przebiegu mukowiscydozy – ciężkiej, genetycznej choroby, pałeczka ropy błękitnej Pseudomonas aeruginosa jest patogenem, który budzi wielkie obawy. Bakteria z łatwością kolonizuje płuca osób z mukowiscydozą, prowadząc do przewlekłych infekcji, spadku wydolności płuc i ostatecznie prowadząc do śmierci pacjentów w młodym wieku.
Dlaczego P. aeruginosa, a nie inne pospolite bakterie, rozwija się w płucach chorych na mukowiscydozę?
Nowe badanie naukowców z Columbia University, Vagelos College of Physicians and Surgeons sugeruje, że odpowiedź ma związek z “preferencjami kulinarnymi” bakterii odnośnie bursztynianu, produktu ubocznego metabolizmu komórkowego, który występuje w płucach u pacjentów z mukowiscydozą.
„Zapobieganie zakażeniom wywołanym przez P. aeruginosa może znacznie poprawić zdrowie osób z mukowiscydozą” – mówi dr Sebastián A. Riquelme, główny autor badania. „Możliwe jest, że moglibyśmy kontrolować infekcję, celując w bakteryjne wykorzystanie bursztynianu w płucach”.
Nadmiar bursztynianu w płucach
Nadmiar bursztynianu w płucach osób z mukowiscydozą wynika z interakcji między dwoma białkami, CFTR i PTEN. Mutacje w genie CFTR powodują mukowiscydozę, uniemożliwiając białku CFTR transportowanie jonów do i z komórek. Ale mutacje zakłócają również interakcje CFTR z PTEN (odkrycie dokonane przez zespół Columbia w 2017 r.).
To właśnie ta nienormalna interakcja PTEN-CFTR powoduje, że komórki płucne uwalniają nadmierną ilość bursztynianu. Podczas badań bursztynian napędzał wzrost P. aeruginosa w płucach myszy, ale nie miał wpływu na rozwój innych bakterii np. na gronkowca złocistego Staphylococcus aureus.
Więcej bursztynianu, więcej śluzu
P. aeruginosa nie tylko chętnie rozwija się w środowisku bogatym w bursztynian, ale aktywnie dostosowuje się do obfitości swojego ulubionego “jedzenia”.
„Bakterie przystosowane do bursztynianu kierują swój metabolizm do produkcji śluzu pozakomórkowego, który sprawia, że organizmy są niezwykle trudne do wyeliminowania z płuc (fenotyp śluzowy P. aeruginosa)” – dodaje starszy autor badania prof. pediatrii Alice Prince.
Bakterie karmione bursztynianem również tłumią odpowiedź immunologiczną, co dodatkowo ogranicza zdolność organizmu do kontrolowania infekcji.
Kierowanie na bursztynian
Nowe odkrycia – dokonane na myszach i ludzkich komórkach w hodowli tkankowej – sugerują, że możliwe jest leczenie infekcji P. aeruginosa poprzez przywrócenie interakcji między PTEN i CFTR, nawet jeśli inne funkcje CFTR są upośledzone.
Dostępne obecnie nowe leki na mukowiscydozę, takie jak kombinacja lumakaftoru i iwakaftoru, przywracają interakcję CFTR-PTEN i mogą zmniejszać wytwarzanie bursztynianu.
Ograniczenie akumulacji bursztynianu może również zmniejszyć wzrost i adaptację bakterii. Riquelme twierdzi, że bursztynian jest wytwarzany głównie przez komórki odpornościowe podczas reakcji zapalnej. „Przewidujemy, że kontrolując przesadne stany zapalne obserwowane w drogach oddechowych, moglibyśmy zmniejszyć ilość bursztynianu i rozwój P. aeruginosa ”.
Więcej o odkryciu na stronie https://stm.sciencemag.org/content/11/499/eaav4634.full