Det seneste arbejde fra Ackley- og Chandler-laboratorierne i Department of Molecular Biosciences ved University of Kansas går imidlertid imod denne idé og tyder i stedet på, at en lavere pH-værdi i fordøjelseskanalen kan gøre nogle bakterielle patogener endnu mere skadelige.
Deres resultater, der er offentliggjort i det fagfællebedømte tidsskrift PLOS Pathogens, kan have betydning for håndteringen af krisen med antibiotikaresistens i forbindelse med bakterieinfektioner i hele verden.
Undersøgelsen blev udført ved hjælp af små, bakterieædende organismer kaldet Caenorhabditis elegans.
“Disse ormelignende dyr er gennemsigtige, så vi kan ret let se på ting, der sker inde i dem,” siger medforfatter Brian Ackley, lektor i molekylær biovidenskab ved KU. “Ved hjælp af pH-følsomme kemikalier udviklet på KU, kaldet Kansas Reds, kunne vi overvåge pH-værdien inde i fordøjelsessystemet og se, hvad der sker, når de spiser skadelige bakterier sammenlignet med ikke-skadelige bakterier.”
Ifølge KU-forskerne er C. elegans fordøjelseskanaler under normale forhold, mens de spiser sunde bakterier, moderat sure sammenlignet med menneskers maver. Men disse modelarters maver viser også regionale forskelle inden for fordøjelseskanalen. Når de indtager patogener, neutraliserer de det sure miljø.
Denne observation tyder på, at dyrene kunne skelne mellem gode og dårlige bakterier, og at skadelige bakterier gav anledning til et mindre surt fordøjelseskanalen hos C. elegans – et resultat, der går stik imod, hvad man kunne forvente, hvis det sure miljø blev skabt for at dræbe bakterier.
For at teste dette brugte forskerne dyr med mutationer i gener, der hjalp med at regulere pH-værdien i deres fordøjelseskanaler.
“Når dyrene havde et mere surt fordøjelsessystem, var de mere tilbøjelige til at blive påvirket af sygdomsfremkaldende bakterier — igen i modstrid med, hvad man kunne gætte, hvis syre var nyttigt til at dræbe skadelige bakterier, der kunne snige sig ind i kroppen med maden,” sagde Ackley. “Vores laboratoriehold var i stand til at vise, at effekten på dyrene specifikt skyldtes pH-værdien ved at tilsætte en base til at puste fordøjelseskanalen. Vi brugte bikarbonat, det samme middel, som vores kroppe bruger til at neutralisere maveindholdet, når det passerer ind i vores tarme. Ved at neutralisere pH-værdien hos de muterede dyr vendte vi den accelererede infektion med de patogene bakterier tilbage.”
KU-forskeren sagde, at forskellige arter reagerer forskelligt, når deres kroppe mærker patogene bakterier – men nogle biologiske reaktioner er fælles for mange dyr.
“En generel reaktion indebærer, at der dannes kemikalier som hydrogenperoxid eller hypoklorsyre – også kendt som blegemiddel – i nærheden af bakterierne, og at specialiserede immunceller spiser de døende bakterier,” sagde Ackley. “For at holde vores kroppe sikre, indsætter immunsystemet kun disse forsvarsmekanismer, når det er sikker på, at det bliver invaderet. Arbejdet i C. elegans kan foreslå en måde, hvorpå kroppen kan have disse forsvar klar til at gå i gang med et øjebliks varsel – det vil sige at holde det kemiske miljø i en moderat sur tilstand, hvor det er vanskeligt at fremstille disse kemikalier, og derefter, ved infektion, simpelthen neutralisere miljøet for at indsætte forsvaret.”
Ackleys KU-kolleger på arbejdet var hovedforfatter Saida Benomar, Patrick Lansdon og Josephine R. Chandler fra Department of Molecular Biosciences sammen med Aaron Bender fra Department of Medicinal Chemistry og Blake R. Peterson fra Ohio State University.
Forskerne mener, at der kan være grund til at tro, at disse systemer kan fungere på samme måde hos mennesker.
De gener, som de undersøgte i C. elegans, findes også hos mennesker og styrer dele af immunsystemet. Endvidere har forskning i andre laboratorier vist tilfælde hos mennesker, hvor problemer med at regulere pH-værdien er forbundet med øget risiko for infektion. Fremadrettet ønsker forskerne at forstå mekanismen på et dybere niveau.
“Vores mål er at styrke dette naturlige forsvarssystem hos mennesker som en måde at enten undgå eller reducere brugen af antibiotika på”, sagde Ackley. “Lige nu er vores antibiotikaforbrug uholdbart, og bakterier udvikler resistens i et alarmerende tempo. Hvis det system, der er opdaget i C. elegans, faktisk stadig findes i mennesker, tyder det på, at bakterier er meget langsommere til at tilpasse sig denne forsvarsstrategi, end de er til antibiotika.”