AUSTIN, Texas - I 50 år har forskere været usikre på, hvordan bakterierne, der giver mennesker kolera, formår at modstå en af vores grundlæggende medfødte immunresponser. Dette mysterium er nu løst takket være forskning fra biologer ved University of Texas i Austin.
Billedkredit: Ronald Taylor, Tom Kirn, Louisa Howard
Svarene kan hjælpe med at rydde vejen for en ny klasse af antibiotika, der ikke direkte lukker patogene bakterier som V. cholerae, men i stedet deaktiverer deres forsvar, så vores egne immunsystemer kan udføre dræbningen.
Hvert år rammer kolera millioner af mennesker og dræber hundreder af tusinder, overvejende i udviklingslandene. Infektionen forårsager overdreven diarré og opkast. Døden kommer fra svær dehydrering.
”Hvis du forstår mekanismen, bakteriemålet, er det mere sandsynligt, at du er i stand til at designe et effektivt antibiotikum,” siger Stephen Trent, lektor i molekylær genetik og mikrobiologi og ledende forsker i undersøgelsen.
Bakteriens forsvar, der blev afmasket denne måned i Proceedings of the National Academy of Sciences, involverer at fastgøre en eller to små aminosyrer til de store molekyler, kendt som endotoksiner, der dækker omkring 75 procent af bakteriens ydre overflade.
”Det er som om det hærder sin rustning, så vores forsvar ikke kan komme igennem,” siger Trent.
Trent siger, at disse små aminosyrer blot ændrer den elektriske ladning på den ydre overflade af bakterierne. Det går fra negativ til neutral.
Det er vigtigt, fordi de molekyler, vi er afhængige af for at bekæmpe sådanne bakterier, der kaldes kationiske antimikrobielle peptider (CAMP'er), er positivt ladede. De kan binde sig til den negativt ladede overflade af bakterier, og når de gør det, indsætter de sig selv i bakteriemembranen og danner en pore. Vand strømmer derefter gennem poren ind i bakterien og sprænger den åbent indefra og dræber de skadelige bakterier.
Det er et effektivt forsvar, hvorfor disse CAMP'er er allestedsnærværende (såvel som en af de vigtigste ingredienser i antibakterielle antibakterielle salver som Neosporin).
Når de positivt ladede CAMP'er imod de neutrale V. cholerae-bakterier, kan de imidlertid ikke binde. De spretter væk, og vi er sårbare.
V. cholerae kan derefter invadere vores tarme og omdanne dem til en slags fabrik til produktion af mere kolera, i processen, der gør os ude af stand til at holde fast i væsker eller udtrække tilstrækkelige næringsstoffer fra det, vi spiser og drikker.
”Det overtager stort set din normale flora,” siger Trent.
Trent siger, at forskere i nogen tid har vidst, at stammen af V. cholerae, der er ansvarlig for den aktuelle pandemi i Haiti og andre steder, er resistent over for disse CAMP'er. Det er den modstand, der sandsynligvis til dels er ansvarlig for, hvorfor den nuværende stamme fortrængte den stamme, der var ansvarlig for tidligere pandemier.
”Det er størrelsesordrer mere modstandsdygtige,” siger Trent.
Nu hvor Trent og hans kolleger forstår mekanismen bag denne resistens, håber de at bruge denne viden til at hjælpe med at udvikle antibiotika, der kan deaktivere forsvaret, måske ved at forhindre kolerabakterierne i at hærde deres rustning. Hvis det skete, kunne vores CAMP'er udføre resten af arbejdet.
Trent siger, at fordelene ved et sådant antibiotikum ville være betydelige. Det kan være effektivt mod ikke kun kolera, men en række farlige bakterier, der bruger lignende forsvar. Og fordi det afvækker, men ikke dræber bakterierne helt, som traditionelle antibiotika gør, kan det tage længere tid for bakterierne at mutere og udvikle resistens som reaktion på den.
”Hvis vi kan gå direkte på disse aminosyrer, som den bruger til at beskytte mod os, og derefter tillade vores eget medfødte immunsystem at dræbe fejlen, kan der være mindre selektionstryk,” siger han.
Trents laboratorium screenes nu for forbindelser, der ville gøre netop det.
Genudgivet med tilladelse fra University of Texas.