Znajdź zawartość

Prątki gruźlicy (Mycobacterium tuberculosis) produkują związek, który wyzwalając kaszel, pomaga im się rozprzestrzeniać. Naukowcy z UT Southwestern, których artykuł na ten temat ukazał się właśnie w piśmie Cell, uważają, że ich odkrycie może doprowadzić do opracowania nowych metod zapobiegania szerzeniu gruźlicy, która rokrocznie odpowiada za śmierć ponad 1,5 mln osób na świecie. Ludzie od bardzo dawna wiedzą, że kaszel jest podstawowym objawem gruźlicy i że to on odpowiada za szerzenie choroby. Jak jednak podkreśla dr Michael Shiloh, przyczyna gruźliczego kaszlu pozostawała nieznana. Dominowała hipoteza, że kaszel jest wyzwalany przed podrażnienie dróg oddechowych i stan zapalny (nie udało się tego jednak ostatecznie potwierdzić). Zespół Shiloha zaprezentował zupełnie inny pomysł. Wg Amerykanów, M. tuberculosis miały produkować substancję wyzwalającą kaszel. By przetestować tę hipotezę, akademicy najpierw skupili się na świnkach morskich, zwierzętach często wykorzystywanych zarówno do badania gruźlicy, jak i kaszlu. Mimo że świnki są eksperymentalnym modelem infekcji gruźliczej od ponad stulecia, nie było jasne, czy gruźlica powoduje, że gryzonie te kaszlą. Chcąc zdobyć odpowiedź na to pytanie, badacze umieścili zakażone prątkami gruźlicy świnki w komorach WBP (ang. whole-body plethysmography, WBP), czyli komorach do pletyzmografii całego ciała, in. bodypletyzmografii. Jak wyjaśniają specjaliści, oddychanie powoduje zmiany objętości ciała, a także ciśnienia w kabinie. Są one wprost proporcjonalne do zmian objętości klatki piersiowej i odwrotnie proporcjonalne do zmian ciśnienia pęcherzykowego. W tym przypadku komory rejestrowały zmiany ciśnienia i objętości powodowane przez kaszel. Okazało się, że po pewnym czasie zwierzęta zarażone M. tuberculosis kaszlały znacząco więcej niż te wolne od gruźlicy z grupy kontrolnej. Aby ustalić, czy bakterie produkują związek wyzwalający kaszel, naukowcy izolowali i testowali różne związki z prątków. W ten sposób próbowali stwierdzić, 1) czy mogą one spowodować, że zwierzę będzie kaszleć i 2) czy wyhodowane w laboratorium neurony nocyceptywne (bólowe) będą się pod ich wpływem zachowywać tak, jakby zostały aktywowane, aby wywołać odruch kaszlu. Po serii eksperymentów ze związkami pozyskanymi z prątków gruźlicy oraz innych gatunków bakterii z rodzaju Mycobacterium Shiloh zidentyfikował sulfolipid-1 (SL-1) jako główną substancję aktywującą neurony in vitro. Spostrzeżenie dot. działania ekstraktu z prątków (Mtb extract) zostało potwierdzone na ludzkich neuronach czuciowych zwojów rdzeniowych (DRG). Wyciągi z mutantów niewytwarzających SL-1 nie aktywowały neuronów in vitro ani nie wywoływały kaszlu u świnek. U zainfekowanych nimi gryzoni rozwijały się wszelkie objawy gruźlicy, kaszlu jednak nie było. Wystawienie na oddziaływanie oczyszczonego SL-1 pobudzało świnki do kaszlu. Biorąc pod uwagę wszystkie zdobyte informacje, Shiloh uważa, że prątki wytwarzają SL-1, by wywołać odruch kaszlu i rozprzestrzenić się z osób chorych na zdrowe. Amerykanin dodaje, że jeśli badania wykażą, że hamowanie kaszlu nie jest szkodliwe dla zakażonych, specjaliści będą mogli opracować metodę zapobiegania transmisji na drodze przeciwdziałania SL-1 lub zahamowania jego produkcji. W wielu miejscach, gdzie gruźlica jest endemiczna, ludzie z aktywną chorobą nie są często przyjmowani do szpitala, tylko odsyłani do domu z antybiotykiem. Nawet gdy otrzymują właściwe leczenie, kaszlą miesiącami i rozprzestrzeniają chorobę. Pewnego dnia lekarze będą być może przepisywali łącznie antybiotyki i leki zapobiegające kaszlowi. Dzięki temu choroba się nie rozprzestrzeni. Shiloh dodaje, że dla odmiany SL-1 będzie można wykorzystać, by pomóc pacjentom kaszleć, gdy jest to korzystne, np. w przypadku mukowiscydozy. « powrót do artykułu

Przez jakiś czas pszczoły kojarzyły się przede wszystkim z miodem, jednak od jakiegoś czasu ludzie wykorzystują je jako coraz bardziej wszechstronne czujniki. Zaczęło się od wykrywania materiałów wybuchowych, teraz przyszła kolej na gruźlicę. Max Suckling z University of Canterbury oceniał przydatność odruchu wysuwania ssawki (ang. proboscis extension reflex, PER) w odpowiedzi na 3 zidentyfikowane wcześniej w hodowlach prątków gruźlicy związki: 1) nikotynian metylu, 2) fenylooctan metylu oraz 3) p-anyżan metylu. Zauważył, że pszczoły wykrywały 2. i 3. związek w 8 rzędach wielkości. Dość powiedzieć, że w przypadku p-anyżanu metylu za dolną granicę reakcji uznano 0,1 pg. Podczas eksperymentów lotne związki prezentowano owadom na papierowych filtrach. Nowozelandczycy uczą pszczoły kojarzenia zapachu wydzielanego przez prątki gruźlicy ze słodką nagrodą. Ponieważ to warunkowanie klasyczne, w przyszłości mają wysuwać ssawkę w odpowiedzi na podrażnienie czułków przez wymienione wcześniej związki "zapachowe" Mycobacterium tuberculosis. Obecnie gruźlicę diagnozuje się za pomocą drogich testów, a ponieważ wiele nowych przypadków występuje w biednych rejonach świata, wynalezienie tańszej, nieinwazyjnej alternatywy wydaje się bardziej niż pożądane.

Naukowcy zidentyfikowali nową klasę leków, które potrafią doprowadzić prątki gruźlicy do samobójstwa w wyniku zatrucia fosforanem pewnego dwucukru. Z pojawieniem się antybiotyków gruźlica stała się uleczalna i w pewnym momencie wierzono nawet w całkowite wyeliminowanie tej choroby. Jednak z powodu biedy, śmiertelnej współpracy z wirusem HIV i pojawienia się lekoopornych szczepów bakterii, które są praktycznie całkowicie niewrażliwe na obecnie stosowane metody terapii, ponownie stała się globalnym zagrożeniem dla ludzkości – tłumaczy dr Steph Bornemann z John Innes Centre w Norwich. Jego koledzy i specjaliści z Albert Einstein College of Medicine of Yeshiva University w Nowym Jorku niezależnie ustalili, jak działa GlgE, jeden z enzymów Mycobacterium tuberculosis. Już wspólnie Brytyjczycy i Amerykanie zidentyfikowali angażującą go 4-etapową ścieżkę metaboliczną, którą obierają na cel leki przeciwgruźlicze nowej generacji. Badacze zauważyli, że zablokowanie GlgE powoduje toksyczne nagromadzenie wewnątrz komórek bakteryjnych fosfocukru – maltozo-1-fosforanu. M. tuberculosis reagują na to, wytwarzając jeszcze więcej tego związku. Naukowcy przygotowali się na ewentualność wykształcenia oporności na leki anty-GlgE. GlgE nie występuje u ludzi, dlatego można go bez obaw inaktywować farmakologicznie. Niewykluczone, że trehaloza, disacharyd występujący w naszej diecie, mógłby zwiększyć siłę oddziaływania preparatu anty- GlgE. Docierając do komórek bakteryjnych, byłby w stanie dodatkowo podnieść stężenie maltozo-1-fosforanu.

W celu zaoszczędzenia energii niektóre bakterie wytwarzają białka o wielu różnych aktywnościach enzymatycznych. Jedno z nich, odkryty u prątków gruźlicy enzym MurI, okazuje się być istotny dla ich oporności na niektóre terapie. Autorami odkrycia są naukowcy z Indyjskiego Instytutu Naukowego w Bangalore. Zaobserwowali oni dwojaką naturę enzymu nazwanego MurI. W normalnych warunkach ma on aktywność tzw. racemazy glutaminianowej zmieniającej konfigurację atomów wewnątrz cząsteczek kwasu glutaminowego. Proces ten jest potrzebny do budowania przez bakterię ściany komórkowej. Okazuje się jednak, że w sytuacji zagrożenia może on także pełnić funkcje ochronne wobec innego enzymu, gyrazy DNA, będącej celem niektórych antybiotyków i chemioterapeutyków. Gyraza DNA jest enzymem aktywnym głównie podczas replikacji komórek bakteryjnych. Odpowiada za kontrolowane nacinanie obu nici DNA oraz zmianę ich orientacji przestrzennej, dzięki czemu ułatwia kopiowanie materiału genetycznego komórki. Gdy białko podłącza się do nici DNA, staje się podatne na działanie leków z grupy fluorochinonów. Wystarczy jednak, by do cząsteczki gyrazy podłączyła się cząsteczka MurI, by uniemożliwić działanie leku. Bakteria jest co prawda przejściowo pozbawiona zdolności podziału, lecz chroni się przed toksycznym działaniem chemioterapeutyku i pozwala komórce przetrwać terapię. MurI nie jest jedynym znanym enzymem wykazującym "poboczną" aktywność, zaś bakterie nie są jedynymi organizmami zdolnymi do ich wytwarzania. Dotychczas zebrano jednak niewiele informacji na temat rozwoju złożonej funkcjonalności tych protein, przez co wciąż są dla biologów interesującą zagadką. Jak tłumaczy prof. Valakunja Nagaraja, odkrywca dwojakiej natury MurI, wielofunkcyjne bialka to najczęściej powszechne enzymy, które posiadły dodatkowe możliwości w czasie swojego długotrwałego istnienia. Tak długo, jak dodatkowa rola nie wpływa na zasadniczą funkcję proteiny, może być dla komórki korzystna oferując jej przewagę w rywalizacji [z bakteriami nieposiadającymi tej cechy - przyp. red.] w toku ewolucji. Dzięki wielofunkcyjnym białkom komórka może sobie pozwolić na produkcję mniejszej liczby cząsteczek protein, co przekłada się na bezpośrednie korzyści energetyczne. Pozwala to na poświęcenie większej części zgromadzonych zasobów np. na czynności związane z poprawą skuteczności ataku na komórki lub szybszym namnażaniem. Na szczęście jest też dobra informacja: zablokowanie funkcji tego typu enzymów pozwala "upiec dwie pieczenie na jednym ogniu", umożliwia bowiem sparaliżowanie kilku funkcji życiowych za jednym uderzeniem. Wygląda więc na to, że przynajmniej część tego typu białek może być atrakcyjnym celem dla terapii.

Japońscy naukowcy zidentyfikowali związek chemiczny, który hamuje namnażanie się prątków gruźlicy. Jest to bardzo ważne odkrycie, ponieważ bakterie uodporniły się na działanie wielu antybiotyków. Ocenia się, że jedna trzecia ludzi na świecie to nosiciele prątków gruźlicy. Choroba rozpoczyna się w momencie spadku odporności. Japończycy testowali na zarażonych myszach związek o nazwie OPC-67683 (PLoS Medicine). Atakował on ściany komórkowe bakterii i hamował dalsze podziały — tłumaczy Makoto Matsumoto z Instytutu Badań Mikrobiologicznych Otsuka Pharmaceutical. OPC-67683 był także skuteczny w zwalczaniu szczepów bakteryjnych uodpornionych na wiele antybiotyków, które wywołują tzw. supergruźlicę. Teraz chcemy sprawdzić skuteczność działania OPC-67683 na ludziach. Staramy się o pozwolenie na rozpoczęcie prób klinicznych — powiedział Matsumoto Reuterowi. Gruźlica jest chorobą wywoływaną przez bakterię Mycobacterium tuberculosis. Prątki Kocha, nazwane tak na cześć swojego odkrywcy Roberta Kocha, atakują płuca, centralny układ nerwowy, układy krwionośny i limfatyczny, a także kości oraz stawy. W jednym przypadku na dziesięć ukryte zakażenie przeradza się w czynną postać choroby. Nieleczona, gruźlica może zabić prawie połowę swoich ofiar. W 2004 na całym świecie zmarło na nią 1,7 mln osób. Chorują głównie mieszkańcy krajów rozwijających się, ale także coraz częściej obywatele krajów bogatych. Dzieje się tak, ponieważ ich układy odpornościowe są osłabione wskutek przyjmowania leków immunosupresyjnych, uzależnień, a także zakażenia HIV. Nieprawidłowe leczenie gruźlicy prowadzi do uodpornienia się bakterii na zastosowane leki. Matsumoto podkreśla, że wynaleziona przez jego firmę substancja powinna być podawana łącznie z innymi lekami. Wtedy może zapobiegać lub spowalniać proces uodparniania się na nie.