A Yersinia fertőzés mechanizmusai - MedMix
A HZI kutatói megmutatják, hogy a bélbaktériumok hogyan betegítenek meg azáltal, hogy megfejtik a Yersinia fertőző mechanizmusait és a gazda immunválaszait.
Az emésztőrendszeri fertőzések világszerte a leggyakoribb betegségek közé tartoznak. Például olyan bakteriális kórokozók váltják ki őket, mint a Yersinia. Ezek a bélbaktériumok a svájci Alexandre Yersin nevét viselik, aki a rettegett pestis kórokozót okozta Yersinia pestis felfedezték. Szinte mindenki életében megfertőződik Yersiniával. Súlyos bélfertőzéseket okozhatnak a belek körüli nyirokcsomók gyulladásával és akut hasi fájdalommal. A rúd alakú székletbaktériumok számos emlősben fordulnak elő, és főleg állatoktól az emberekig terjednek szennyezett táplálék útján.
A belek telepesítéséhez meg kell Yersinia-A baktériumok először a bélnyálkahártya felszínéhez kötődnek. Ezen mennek keresztül, hogy behatoljanak a mélyebb szövetekbe és eljussanak a szervekhez. „A mechanizmusok, amelyekkel különböznek Yersinia-A gazdasejteket megfertőző baktériumok, amelyek a gazdaszervezetben elterjedésüket szabályozzák, nagyon hasonlóak. Ezért a Yersinia családból származó kevésbé veszélyes rokont vizsgáljuk a laboratóriumban: a mintaszervezetet Yersinia pseudotuberculosis. A kórokozónak sok közös vonása van a pestis kórokozóval Yersinia pestis", Mondja Prof. Petra Dersch, a HZI tudósa, a" Molekuláris Fertőzés Biológia "osztályvezetője. Nem elég azonban a gazda szövetének kolonizálása, a baktériumoknak is meg kell nyerniük a harcot a gazda immunrendszere ellen. „Eddig ilyen vizsgálatokat csak in vitro végeztek, azaz sejttenyészetben laboratóriumi körülmények között. A gazda környezet (magasabb hőmérséklet, több tápanyag) utánozható, de az immunrendszer hatása nem. ”- mondja Dersch.
A Yersinia-fertőzés működésének jobb megértése érdekében a tudósoknak meg kell vizsgálniuk azokat a szabályozási mechanizmusokat, amelyek elindulnak, amikor egy kórokozó élő gazdát érint. Ennek érdekében Dersch és csapata megpróbálta a legújabb szekvenálási módszereket és kiterjedt bioinformatikai elemzéseket alkalmazni a fertőzött egereken a kórokozó által alkalmazott stratégiák és mechanizmusok ismertetésére Yersinia megfertőzi a gazdáját és hogyan reagál rá az immunrendszer. Dersch: "A transzkriptóm szintű gének ezreinek elemzése pontos térképet rajzol a kórokozó általi fertőzés során folytatott kemény csatáról és az azt követő egér immunvédelemről."
A tanulmányhoz Yersiniával fertőzött egerek nyirokszövetét vizsgálták, amely szorosan összefügg a belekkel. A nyirokcsomókat először érintő fertőzés a Yersiniára jellemző. "Bizonyítani tudtuk, hogy a gazda a védelmi sejtek, az úgynevezett neutrofilek tömeges bevándorlásával reagál a Yersinia korai fertőzésére" - magyarázza Dersch. Ezenkívül a gazdaszervezet bizonyos koagulációs faktorok előállításával és immobilizálásával próbálja megakadályozni a behatoló csíra terjedését a szövetben. „Az alvadási tényezők lehetővé teszik a fertőzött gazdaszervezet számára, hogy a kórokozó körül fibrinszálak hálózatát, úgynevezett„ alvadékot ”vagy alvadékot képezzen. Ez a szerkezet nagyon fontos az immunrendszer számára is, amely felismeri ezeket a sejtcsomókat idegenként, és megszüntetheti őket. "
A tanulmány során a tudósok azt is megmutatták, hogy a kis szabályozó RNS-molekulák fontos szerepet játszanak a fertőzésben. Ez a baktériumok fontos stratégiája, mert lehetővé teszi számukra bizonyos anyagcsere-folyamatok adaptálását az új táplálékforrások gyors fejlesztése érdekében - a baktériumok evolúciós adaptációja a gazdához, hogy úgy mondjam. Mivel bizonyos fémionokért, például vasért, mangánért vagy cinkért versenyeznek a gazdával. Mind a baktériumok, mind a gazdasejtek rendelkeznek speciális vasmegkötő molekulákkal, amelyekkel kölcsönösen eltávolítják a vasat, és így biztosítják saját túlélésüket. "Az erős immunválasz ellenére a gazdaszervezet végül nem nyerheti meg a bakteriális fertőzés elleni harcot" - mondja Petra Dersch. "A baktériumok erős mérgeket fecskendeznek a gazdasejtekbe, az úgynevezett effektorokba, amelyek elpusztítják a sejteket."
Egy további kísérlet során a HZI kutatói a Braunschweig Műszaki Egyetem munkatársaival együtt, a Braunschweig Rendszerbiológiai Központból (BRICS), a Saarbrückeni Egyetemről és a Müncheni Műszaki Egyetemről közvetlenül a baktériumok sejtjeinek szintjén is vizsgálták a Yersinia fertőzést. Ez a rendszerbiológiai megközelítés azt is megmutatta, hogy a bélbaktériumok nagyon képesek alkalmazkodni a gazdaszervezet nyirokszövetének környezetéhez. „A komplex genetikai összekapcsolódás miatt egyesek Yersinia-Sejtezik bizonyos virulencia gének spontán „bekapcsolása”, másokban azonban nem. Ez a sokféleség biztosíthatja a kórokozó túlélését a gazdaszervezetben, mert például néhány baktérium jobban alkalmazkodik a jövőben a bél új helyzetéhez ”- magyarázza Aaron Nuss, Petra Dersch csapatának tudósa. „Eddig még nem tudtuk pontosan elemezni a kórokozó populációk sokszínűségének teljes mértékét - és hogy ez milyen előnyökkel jár a baktériumok számára. Ha ezt jobban megértjük, akkor ezekkel a kórokozókkal is jobban küzdhetnénk. "
"Az új vizsgálati lehetőségek a legmodernebb technológiával lehetővé teszik számunkra, hogy fontos betekintést nyerjünk a kórokozó és a gazdaszervezet közötti párbeszédbe a szövetekben történő fertőzés során vagy az egyes sejtek alapján is" - mondja Petra Dersch. „A jövőben más kórokozók transzkripciós profiljait is létrehozhatjuk annak érdekében, hogy felfedezhessük azokat a korábban rejtett génfunkciókat, amelyek nélkülözhetetlenek a túléléshez a különböző gazdaszervezetekben. Ez javítani fogja a kábítószerek lehetséges kiindulópontjainak azonosítását is. "
Aaron M. Nuss, Michael Beckstette, Maria Pimenova, Carina Schmühl, Wiebke Opitz, Fabio Pisano, Ann Kathrin Heroven és Petra Dersch: Tissue dual RNS-seq: gyors felfedezési út a fertőzés-specifikus funkciók és a gazda-patogén transzkriptómokat formáló riboregulátorok számára. PNAS, 2017, január 17; 114. cikk (3) bekezdés, doi: 10.1073/pnas.1613405114.