Crijevne bakterije mogu eliminirati patogene natječući se za energiju
Novo istraživanje znanstvenika s UC Davis Health daje naznake o tome kako prijateljske bakterije u crijevima – probiotici – mogu pomoći u iskorijenjivanju bakterijskih patogena poput salmonele natječući se s njima za potrebne resurse. Studija pokazuje da dostupnost potrebnih hranjivih tvari sama po sebi ne definira gdje bakterije - uključujući patogene poput salmonele - mogu preživjeti i napredovati u crijevima.
"Ovi uvidi pružaju bolje razumijevanje nutritivne osnove crijevne kolonizacije i mogu pomoći u informiranju napora za razvoj probiotika za borbu protiv infekcije", rekla je Megan Liou iz laboratorija Bäumler na UC Davisu i autorica studije.
Ljudi su ograničeni na korištenje kisika – zraka koji udišemo – za proizvodnju energije. Mikrobi su, međutim, razvili energetske mehanizme koji mogu "disati" različite spojeve i elemente, poput nitrata. Ovi mehanizmi omogućuju mikrobima da prežive u mnogim različitim okruženjima.
U studiji su istraživači proučavali prijateljski soj bakterija, soj Escherichia coli Nissle 1917 (E. coli) i Salmonella, štetni soj bakterija koji može uzrokovati gastrointestinalne bolesti kod ljudi i životinja. (Neki sojevi E. Coli mogu uzrokovati bolest, ali većina je bezopasna.)
Nitrat je najpoznatiji kao konzervans hrane, ali je također važan resurs za crijevne mikrobe. Nitrati iz izvora hrane apsorbiraju se u tankom crijevu. Nitrat je također dostupan u crijevima kao nusprodukt svakodnevnih metaboličkih procesa. Obično je na vrlo niskim razinama, ali se povećava tijekom upale.
Oba soja bakterija u crijevima koriste nitrate za energiju. No, istraživači su otkrili da salmonela može koristiti samo nitrate koje stvaraju fagociti, specifična vrsta imunoloških stanica koje tijelo šalje da popravi ranjena ili zaražena tkiva.
E. coli koristi nitrate koje stvaraju i crijevne stanice – epitelno tkivo – i fagociti, što znači da se može natjecati sa salmonelom za svoj izvor energije. Liou je usporedila ove različite izvore nitrata s različitim "restoranima" u kojima mikrobi mogu dobiti resurse koji su im potrebni za rast.
"Sposobnost E. coli Nisslea da večera u 'restoranima' koje stvaraju fagociti i natječe se s patogenom za resurse bila je ključna da probiotik pruži zaštitu od salmonele", rekla je Liou.
Kada su znanstvenici zarazili miševe salmonelom, to je izazvalo očekivanu upalu u crijevima, što je rezultiralo dovođenjem imunoloških stanica - fagocita - u lumen crijeva, sloj koji oblaže crijeva. Salmonela je uspjela pronaći nišu u sluznici crijeva bogatu fagocitima i isključivo je koristila nitrate koje stvaraju te imunološke stanice.
Jedan zagonetan aspekt natjecanja između probiotika E. coli i salmonele koja izaziva bolest bio je zašto salmonela nije koristila nitrate koje proizvodi zdravo crijevno tkivo. Zašto je isključivo koristila nitrate koje proizvodi tkivo imunološkog odgovora, ograničavajući broj mjesta na kojima je mogla "objedovati"?
Istraživači su odgovor pronašli u senzorima salmonele koji bakterijama omogućuju da nanjuše svoju okolinu i pomaknu se prema povoljnijem okruženju, poznatom kao receptori kemotakse. Usmjerili su patogen dalje od nitrata dobivenog iz epitela prema upalnim fagocitnim stanicama.
U suštini, salmonela nije imala senzorni mehanizam koji bi je usmjerio prema zdravom epitelnom tkivu, iako je to tkivo također stvaralo nitrate. Probiotiku E. coli nedostaju receptori za kemotaksu, što mu omogućuje da zauzme obje niše i natječe se s patogenom u pogodnom okruženju potonjeg.
"Istražujući 'restorane' unutar debelog crijeva, naše istraživanje identificira svojstva probiotika koja nas štite od infekcije", rekao je Andreas Bäumler, autor studije. "Ovi uvidi pružaju bolje razumijevanje nutritivne osnove crijevne kolonizacije i mogu pomoći u informiranju napora za razvoj probiotika za borbu protiv infekcije."
Izvor: Phys.org