Nejnovější práce z laboratoří Ackleyho a Chandlera z katedry molekulárních biologických věd na Kansaské univerzitě je však v rozporu s touto myšlenkou a naopak naznačuje, že nižší pH v trávicím traktu může některé bakteriální patogeny učinit ještě škodlivějšími.
Jejich zjištění, publikovaná v odborném časopise PLOS Pathogens, by mohla mít význam pro řešení krize rezistence bakteriálních infekcí vůči antibiotikům po celém světě.
Zkoumání bylo provedeno pomocí malých bakteriožravých organismů zvaných Caenorhabditis elegans.
„Tito červovití živočichové jsou průhlední, takže můžeme poměrně snadno sledovat věci, které se v nich dějí,“ řekl spoluautor Brian Ackley, docent molekulárních biologických věd na KU. „Pomocí chemických látek citlivých na pH, vyvinutých na KU, zvaných Kansas Reds, jsme byli schopni sledovat pH uvnitř trávicí soustavy a sledovat, co se děje, když se živí škodlivými bakteriemi, ve srovnání s bakteriemi, které škodlivé nejsou.“
Podle vědců z KU je za normálních podmínek při krmení zdravými bakteriemi trávicí trakt C. elegans mírně kyselý ve srovnání s lidskými žaludky. Žaludky těchto modelových druhů však vykazují i regionální rozdíly v rámci trávicího traktu. Když pozřou patogeny, neutralizují kyselé prostředí.
Toto pozorování naznačuje, že zvířata dokážou rozlišovat mezi dobrými a špatnými bakteriemi a škodlivé bakterie vyvolávají u C. elegans méně kyselý trávicí trakt – což je výsledek, který je v rozporu s tím, co by se dalo očekávat, kdyby kyselé prostředí vznikalo za účelem zabíjení bakterií.
Pro ověření této skutečnosti použili vědci zvířata s mutacemi v genech, které pomáhají regulovat pH v jejich trávicím traktu.
„Když měla zvířata kyselejší trávicí systém, byla častěji postižena patogenními bakteriemi – opět v rozporu s tím, co by se dalo předpokládat, pokud by kyselost byla užitečná pro zabíjení škodlivých bakterií, které by se mohly do těla vplížit s potravou,“ řekl Ackley. „Naše laboratorní týmy byly schopny prokázat, že účinek na zvířata byl způsoben právě pH přidáním zásady k pufrování trávicího traktu. Použili jsme hydrogenuhličitan, stejnou látku, kterou naše tělo používá k neutralizaci obsahu žaludku při průchodu do střev. Neutralizace pH u mutantních zvířat zvrátila zrychlenou infekci patogenními bakteriemi.“
Výzkumník z KU uvedl, že různé živočišné druhy reagují různě, když jejich tělo ucítí patogenní bakterie – ale některé biologické reakce jsou společné pro mnoho živočichů.
„Obecná reakce zahrnuje vytvoření chemických látek, jako je peroxid vodíku nebo kyselina chlorná – známá také jako bělidlo – v blízkosti bakterií, a pak specializované imunitní buňky sežerou umírající bakterie,“ řekl Ackley. „Aby naše tělo zůstalo v bezpečí, imunitní systém nasazuje tyto obranné mechanismy pouze tehdy, když si je jistý, že je napaden. Práce u C. elegans může naznačovat způsob, jak může mít tělo tyto obranné látky připravené k okamžitému nasazení – to znamená udržovat chemické prostředí v mírně kyselém stavu, kdy je tvorba těchto látek obtížná, a pak při infekci jednoduše neutralizovat prostředí a nasadit obranné látky.“
Ackleyho kolegy z KU byli vedoucí autorka práce Saida Benomar, Patrick Lansdon a Josephine R. Chandler z katedry molekulární biologie spolu s Aaronem Benderem z katedry lékařské chemie a Blakem R. Petersonem z The Ohio State University.
Vědci se domnívají, že mohou existovat důvody domnívat se, že by tyto systémy mohly podobně fungovat i u lidí.
Geny, které studovali u C. elegans, existují i u lidí a řídí části imunitního systému. Výzkum v jiných laboratořích dále ukázal případy, kdy jsou u lidí problémy s regulací pH spojeny se zvýšeným rizikem infekce. Do budoucna chtějí vědci tento mechanismus pochopit na hlubší úrovni.
„Naším cílem je posílit tento přirozený obranný systém u lidí jako způsob, jak se vyhnout používání antibiotik nebo je omezit,“ řekl Ackley. „Právě teď je naše používání antibiotik neudržitelné a bakterie vyvíjejí rezistenci alarmujícím tempem. Pokud je systém objevený u C. elegans ve skutečnosti stále přítomen i u lidí, naznačovalo by to, že bakterie se této obranné strategii přizpůsobují mnohem pomaleji než antibiotikům.“