Objav odhaľuje doteraz neznámy spôsob, ako tento respiračný patogén prekonáva prirodzenú obranu organizmu.
Baktéria Bordetella pertussis naviazaná na ľudské riasinkové bunky dýchacej sliznice zobrazená elektrónovým mikroskopom (vľavo) a fluorescenčným mikroskopom (vpravo). Autor: Oldřich Benada, MBÚ AV ČR (obr. vľavo), Ladislav Bumba, MBÚ AV ČR (obr. vpravo)
Baktérie rodu Bordetella, ktoré sú pôvodcom čierneho kašľa a ďalších respiračných ochorení, aktívne obchádzajú obranný mechanizmus dýchacích ciest. Využívajú na to špeciálnu bielkovinu, ktorá zakotví v bunkách hostiteľa. Unikátny mechanizmus opísali vedci z Mikrobiologického ústavu Akadémie vied Českej republiky (AV ČR) v spolupráci s kolegami z Kalifornskej univerzity v Santa Barbare v časopise Science.
Dýchacie cesty človeka chráni účinný obranný mechanizmus tvorený pohyblivými riasinkami na povrchu buniek, ktoré spoločne s vrstvou hlienu vytvárajú takzvaný mukociliárny eskalátor. Tento systém nepretržite odstraňuje vdýchnuté mikróby, prach a ďalšie nečistoty a zabezpečuje tak ochranu dýchacích ciest pred infekciou.
Prekonávajú samočistiacu bariéru
Nová štúdia uverejnená v prestížnom vedeckom časopise Science opisuje, ako baktérie rodu Bordetella tento obranný mechanizmus aktívne obchádzajú. Hlavnú úlohu pri tom zohráva špeciálna priľnavá (adhézna) bielkovina.
„Táto bielkovina slúži na prichytenie baktérií na povrch riasinkových buniek. Zistili sme však, že jej koncová časť sa navyše prenáša do vnútra hostiteľskej bunky, kde sa viaže na mikrotubuly – stavebné vlákna tvoriace kostru riasiniek,“ vysvetlil Ladislav Bumba z Mikrobiologického ústavu AV ČR. „Tým si baktérie vytvárajú mimoriadne stabilné ukotvenie na povrchu dýchacích ciest.“
Keď sa baktérie rodu Bordetella v dýchacích cestách rozmnožia, uvoľňujú toxíny, ktoré narúšajú imunitnú obranu hostiteľa a vyvolávajú katarálny zápal nosohltanu a tvorbu hustého hlienu v priedušnici. Chorý človek má dýchacie ťažkosti, prská a kýcha. Infekcia sa šíri, čo následne vedie k záchvatom veľmi silného dusivého kašľa s híkavými nádychmi.
„Ochorenie čierneho kašľa môže byť u dojčiat a seniorov smrteľné, pretože môže viesť k ťažkej hypoxii (nedostatku kyslíka) a pľúcnej hypertenzii s následným zlyhaním srdca,“ spresnil Peter Šebo z Mikrobiologického ústavu AV ČR.
Len prichytenie baktérie nestačí
Pomocou mikroskopu vedci zistili, že baktérie sa najprv zachytia na špičkách riasiniek a potom zostupujú k ich báze, kde sú lepšie chránené pred mechanickým odstránením prúdom hlienu.
„Pripravili sme geneticky upravenú baktériu, ktorá nie je schopná túto špeciálnu bielkovinu produkovať. Tieto baktérie síce dokážu prilipnúť k bunkám, zostávajú však na špičkách riasiniek a oveľa ľahšie sa odstraňujú,“ opísal Ladislav Bumba. „Na experimentálnom zvieracom modeli sa navyše ukázalo, že táto defektná baktéria osídľuje nosovú dutinu podstatne menej efektívne.“
Pevné prilipnutie baktérie k bunkám dýchacích ciest je dôležitým krokom pri rozvoji infekcie. Súčasné vakcíny veľmi účinne chránia pred ťažkým priebehom čierneho kašľa, ich schopnosť zabrániť samotnému osídleniu nosovej sliznice je však obmedzená. Očkované osoby tak môžu po určitý čas baktériu prenášať bez toho, aby sa u nich rozvinuli závažné príznaky ochorenia.
Pozrite si
Význam objavu
Objav odhaľuje doteraz neznámy spôsob, ako tento respiračný patogén prekonáva prirodzenú obranu organizmu, a ukazuje, že samotná priľnavosť baktérií k bunkám riasinkového epitelu nie je založená len na povrchovej interakcii, ale vyžaduje aj špecifické ukotvenie baktérie k vnútrobunkovým štruktúram hostiteľských buniek. Lepšie porozumenie tomuto mechanizmu môže otvoriť cestu k novým stratégiám prevencie i k cielenej liečbe čierneho kašľa.
Tím z Laboratória molekulárnej biológie bakteriálnych patogénov v Mikrobiologickom ústave AV ČR študuje baktériu Bordetella dlhodobo, na štúdii sa podieľal najmä elektrónovou mikroskopiou a použitím zvieracieho modelu na výskum kolonizácie nosovej dutiny týmito baktériami.
Zdroj: TS Mikrobiologický ústav AV ČR
(zh)
