Difesa meccanismo di UCSD biologi Scopri cellulare

Marzo 24, 2016 Admin Salute 0 1
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I biologi della University of California, San Diego hanno scoperto un nuovo meccanismo che permette alle cellule per combattere una classe di tossine fatte da una vasta gamma di batteri che causano malattie.

La loro scoperta, indicato nella prima edizione on line di questa settimana degli Atti della National Academy of Sciences, potrebbe eventualmente aprire la strada per lo sviluppo di nuovi trattamenti più efficaci per le malattie batteriche che uccidono o ammalarsi milioni di persone ogni anno, come la polmonite , mal di gola, febbre scarlatta, febbre reumatica e la sindrome da shock tossico.

Il risultato fondamentale nella scoperta UCSD è la squadra di ricerca che le cellule animali, dai nematodi a mammiferi, hanno un meccanismo di difesa naturale per allontanare alcuni tipi di batteri che secernono tossine per formare piccoli fori nelle membrane delle cellule che infettano. Gli scienziati stimano che tali tossine batteriche "pori formando" rappresentano circa un quarto delle proteine ​​noti "fattori di virulenza" che aumentano l'infezione e la gravità di una malattia batterica causato.




"Per la prima volta, abbiamo fornito un assaggio di come il sistema immunitario innato animale reagisce per proteggersi contro un importante sistema di virulenza batterica", spiega Raffi V. Aroian, professore associato di biologia presso UCSD che ha guidato la squadra. "Imparando come possiamo valorizzare e proteggere tale meccanismo di difesa nelle cellule umane, possiamo aiutare a proteggere le persone da vari tipi di infezioni batteriche gravi."

Pore-formando tossine batteriche sono utilizzati da batteri come lo Staphylococcus aureus, la causa più comune di infezioni nosocomiali, che colpisce circa 500.000 pazienti ogni anno negli ospedali degli Stati Uniti, e Streptococcus pneumoniae, il batterio responsabile per sette milioni di casi di otite media in bambini e 500.000 casi di polmonite nei bambini e adulti negli Stati Uniti ogni anno. Le tossine svolgono anche un ruolo importante nelle infezioni da Helicobacter pylori, un batterio che provoca ulcere; Legionella pneumophila, che è responsabile della malattia del legionario; e lo Streptococcus pyogenes, che può portare a mal di gola, febbre scarlatta, l'impetigine infezione della pelle, polmonite, infiammazione renale acuta, sindrome da shock tossico, febbre reumatica acuta, cardiopatia reumatica e la malattia mangia-carne conosciuto come fascite necrotizzante.

Ricercatori in laboratorio Aroian scoperto alcuni anni fa, che gli ascaridi C. elegans e altri nematodi possono essere uccisi o resi gravemente malato da una tossina che formano pori conosciuto come Cry5B. Tale tossina viene prodotta da Bacillus thuringiensis, il batterio comunemente noto come Bt, che è utilizzato dagli agricoltori biologici come pesticida naturale per controllare insetti sulle colture. Sebbene Cry5B non può danneggiare gli esseri umani perché la tossina non riconosce cellule umane, fa male vermi in modo simile alle tossine che formano pori che colpiscono gli esseri umani.

Aroian e il suo studente scoperto che quando C. elegans è esposto ad una dose bassa di Cry5B tossina per un lungo periodo di tempo o una dose elevata di tossina per un breve periodo di tempo, come potrebbe accadere in natura, i nematodi recuperare e continuare a sopravvivere. Riconoscendo che questo meccanismo naturale di difesa di una tossina che formano pori potrebbe avere applicazione a infezioni batteriche umani, Aroian e Danielle Huffman, uno studente laureato nel suo laboratorio e il primo autore del documento di ricerca, impostata per determinare i meccanismi biochimici e genetici che consentiti i vermi per fare questo.

Huffman e romana Sasik, un borsista post-dottorato di lavoro con Jacques Corbeil alla scuola medica di UCSD, ha sviluppato un modo per determinare quali nematodi geni venivano attivati ​​quando sono venuti in contatto con la formano pori Cry5B tossina e una dose equivalente di cadmio, un metallo pesante tossico . Alcuni dei geni attivati ​​da una tossina sono stati attivati ​​dagli altri, ma gli scienziati hanno scoperto che alcuni non erano, tra cui due che erano noti a svolgere ruoli importanti e generali in immunità negli esseri umani. Tuttavia, questi geni erano mai dimostrato di essere importante per la protezione contro questa classe di tossina batterica.

Aroian e Huffman inoltre scoperto che questi due geni, SEK1 e KGB1, controllati due "percorsi" di reazioni biochimiche che sono essenziali nel permettere nematodi a sopravvivere un 30 minuti di esposizione ad una dose elevata di Cry5B tossina. Nematodi mancanti uno dei due geni erano ipersensibili a Cry5B e rapidamente morti dopo tale esposizione ad una dose elevata di tossina o un basso dosaggio cronico di tossina, gli scienziati hanno trovato.

Lavorare con Laurence Abrami e F. van der Goot Gisou dell'Università di Ginevra, gli scienziati hanno trovato le stesse risposte di base nelle cellule renali di criceto con e senza uno dei due geni. Queste cellule sono state esposte a aerolysin, la tossina formano pori da Aeromonas hydrophila, un batterio resistente agli antibiotici che provoca lesioni e malattie negli esseri umani. I risultati di questo secondo esperimento suggeriscono che il gene e le vie biochimiche essa controllate sono un meccanismo di difesa naturale generalizzato a poro formano tossine in cellule di mammifero e in nematodi.

Ora che gli scienziati hanno una conoscenza di base dei meccanismi biochimici che permettono alle cellule di difendersi contro le tossine che formano pori, i ricercatori biomedici possono iniziare a sviluppare farmaci contro la crescente ondata di ceppi resistenti agli antibiotici di Staphylococcus aureus, Streptococcus pneumoniae, ed altri batteri che utilizzare tossine pori formando in loro arsenali.

"Ora che sappiamo come le cellule si difendono, possiamo pensare di sviluppare agenti terapeutici per migliorare le difese di una persona nei confronti di batteri patogeni che utilizzano questa classe di tossine", dice Aroian. "Non si può combattere qualcosa che non si capisce, ma ora stiamo iniziando a ottenere una comprensione di base di come una grande classe di fattori di virulenza opere. Inoltre ora abbiamo gli strumenti per cercare di capire questo in modo più dettagliato. "

Il finanziamento per il progetto è stato fornito da sovvenzioni dal National Science Foundation, Burroughs-Wellcome Foundation e Beckman Foundation.

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