A Kansasi Egyetem Molekuláris Biotudományok Tanszékének Ackley és Chandler laboratóriumának legújabb munkája azonban ellentmond ennek az elképzelésnek, ehelyett azt sugallja, hogy az emésztőrendszer alacsonyabb pH-ja még károsabbá tehet egyes bakteriális kórokozókat.
A PLOS Pathogens című lektorált folyóiratban közzétett eredményeik hatással lehetnek a baktériumfertőzések antibiotikum-rezisztencia válságának kezelésére világszerte.
A vizsgálatot a Caenorhabditis elegans nevű apró, baktériumevő élőlények segítségével végezték.
“Ezek a féregszerű állatok átlátszóak, így elég könnyen megfigyelhetjük a bennük zajló dolgokat” – mondta Brian Ackley társszerző, a KU molekuláris biotudományok docense. “A KU-n kifejlesztett, Kansas Reds nevű, pH-érzékeny vegyi anyagok segítségével képesek voltunk nyomon követni a pH-t az emésztőrendszerükben, és megfigyelni, mi történik, amikor káros baktériumokat esznek, szemben a nem káros baktériumokkal.”
A KU kutatói szerint normál körülmények között, egészséges baktériumokkal való táplálkozás közben a C. elegans emésztőrendszere az emberi gyomorhoz képest mérsékelten savas. De e modellfajok gyomrai regionális különbségeket is mutatnak az emésztőrendszeren belül. Amikor kórokozókat vesznek fel, semlegesítik a savas környezetet.
Ez a megfigyelés arra utal, hogy az állatok képesek különbséget tenni a jó és a rossz baktériumok között, és a káros baktériumok kevésbé savas emésztőrendszert váltottak ki a C. elegansban – ez az eredmény ellentétes azzal, amit akkor várnánk, ha a savas környezet a baktériumok elpusztítására jön létre.
Azért, hogy ezt teszteljék, a kutatók olyan állatokat használtak, amelyeknél olyan gének mutálódtak, amelyek segítettek szabályozni az emésztőrendszerük pH-értékét.
“Amikor az állatoknak savasabb volt az emésztőrendszerük, nagyobb valószínűséggel érintették őket patogén baktériumok — ismét ellentétben azzal, amit feltételezhetnénk, ha a savasság hasznos lenne a káros baktériumok elpusztítására, amelyek az étellel beosonnak a szervezetbe” – mondta Ackley. “Laboratóriumi csapatainknak sikerült kimutatniuk, hogy az állatokra gyakorolt hatás kifejezetten a pH-nak köszönhető, mégpedig úgy, hogy bázist adtak hozzá az emésztőrendszer puffereléséhez. Bikarbonátot használtunk, ugyanazt a szert, amelyet a testünk a gyomortartalom semlegesítésére használ, amikor az a beleinkbe kerül. A pH semlegesítése a mutáns állatokban visszafordította a patogén baktériumok által okozott gyorsabb fertőzést.”
A KU kutatója szerint a különböző fajok különbözőképpen reagálnak, amikor a szervezetük patogén baktériumokat érzékel — de néhány biológiai reakció sok állatban közös.
“Az általános válasz a baktériumok közelében vegyi anyagok, például hidrogén-peroxid vagy hipoklórsav — más néven fehérítő — keletkezésével jár, majd a specializált immunsejtek felfalják a haldokló baktériumokat” – mondta Ackley. “Hogy testünket biztonságban tartsuk, az immunrendszer csak akkor veti be ezeket a védekező mechanizmusokat, ha biztos benne, hogy megtámadták. A C. elegansban végzett munka arra utalhat, hogy a szervezet egy pillanat alatt készenlétben tarthatja ezeket a védekező mechanizmusokat – azaz a kémiai környezetet mérsékelten savas állapotban tartja, ahol e vegyi anyagok előállítása nehézkes, majd fertőzéskor egyszerűen semlegesíti a környezetet, hogy beindítsa a védekező mechanizmusokat.”
Ackley KU munkatársai a munkában a vezető szerző Saida Benomar, Patrick Lansdon és Josephine R. Chandler a Molekuláris Biotudományok Tanszékről, valamint Aaron Bender az Orvosi Kémia Tanszékről és Blake R. Peterson az Ohiói Állami Egyetemről.
A kutatók szerint okkal feltételezhető, hogy ezek a rendszerek az emberben is hasonlóan működhetnek.
A C. elegansban vizsgált gének az emberben is léteznek, és az immunrendszer egyes részeit irányítják. Továbbá más laboratóriumokban végzett kutatások olyan eseteket mutattak ki emberekben, amikor a pH szabályozásával kapcsolatos problémák a fertőzések fokozott kockázatával járnak együtt. A kutatók a továbbiakban mélyebb szinten szeretnék megérteni a mechanizmust.
“A célunk az, hogy ezt a természetes védekező rendszert az emberekben felerősítsük, és így elkerüljük vagy csökkentsük az antibiotikumok használatát” – mondta Ackley. “Jelenleg az antibiotikum-használatunk fenntarthatatlan, és a baktériumok riasztó ütemben fejlesztenek rezisztenciát. Ha a C. elegansban felfedezett rendszer valóban jelen van az emberben is, az arra utal, hogy a baktériumok sokkal lassabban alkalmazkodnak ehhez a védekező stratégiához, mint az antibiotikumokhoz.”