Tuttavia, il recente lavoro dei laboratori Ackley e Chandler del Dipartimento di Bioscienze Molecolari dell’Università del Kansas va contro questa idea, suggerendo invece che un pH più basso nel tratto digestivo può rendere alcuni agenti patogeni batterici ancora più nocivi.
Le loro scoperte, pubblicate sulla rivista peer-reviewed PLOS Pathogens, potrebbero avere implicazioni per affrontare la crisi della resistenza agli antibiotici nelle infezioni batteriche in tutto il mondo.
L’indagine è stata eseguita utilizzando piccoli organismi mangia-batteri chiamati Caenorhabditis elegans.
“Questi animali simili a vermi sono trasparenti, quindi possiamo guardare le cose che accadono al loro interno abbastanza facilmente”, ha detto il co-autore Brian Ackley, professore associato di bioscienze molecolari alla KU. “Usando sostanze chimiche sensibili al pH sviluppate alla KU, chiamate Kansas Reds, siamo stati in grado di monitorare il pH all’interno del sistema digestivo e guardare cosa succede quando mangiano batteri nocivi, rispetto ai batteri non nocivi.”
Secondo i ricercatori della KU, in condizioni normali mentre si nutrono di batteri sani, i tratti digestivi di C. elegans sono moderatamente acidi rispetto agli stomaci umani. Ma gli stomaci di queste specie modello mostrano anche differenze regionali all’interno del tratto digestivo. Quando ingeriscono gli agenti patogeni, neutralizzano l’ambiente acido.
Questa osservazione ha suggerito che gli animali potrebbero discriminare tra batteri buoni e cattivi, e i batteri nocivi hanno richiesto un tratto digestivo meno acido in C. elegans – un risultato che va contro quello che ci si potrebbe aspettare se l’ambiente acido è stato generato per uccidere i batteri.
Per testare questo, i ricercatori hanno usato animali con mutazioni nei geni che hanno contribuito a regolare il pH nei loro tratti digestivi.
“Quando gli animali avevano un sistema digestivo più acido, erano più propensi ad essere colpiti da batteri patogeni – di nuovo contro quello che si potrebbe indovinare se l’acidità era utile per uccidere i bug nocivi che potrebbero intrufolarsi nel corpo con il cibo,” ha detto Ackley. “I nostri team di laboratorio sono stati in grado di dimostrare che l’effetto sugli animali era specificamente dovuto al pH aggiungendo una base per tamponare il tratto digestivo. Abbiamo usato il bicarbonato, lo stesso agente che il nostro corpo usa per neutralizzare il contenuto dello stomaco quando passa nel nostro intestino. Neutralizzare il pH negli animali mutanti ha invertito l’infezione accelerata dai batteri patogeni.”
Il ricercatore della KU ha detto che specie diverse reagiscono in modo diverso quando i loro corpi percepiscono i batteri patogeni – ma alcune reazioni biologiche sono comuni a molti animali.
“Una risposta generale comporta la creazione di sostanze chimiche, come perossido di idrogeno o acido ipocloroso – aka candeggina – vicino ai batteri, e poi avere cellule immunitarie specializzate mangiare i batteri morenti,” Ackley ha detto. Per mantenere i nostri corpi al sicuro, il sistema immunitario dispiega queste difese solo quando è sicuro di essere invaso”. Il lavoro in C. elegans può suggerire un modo in cui il corpo può avere queste difese pronte ad andare in un momento di preavviso – cioè, mantenere l’ambiente chimico in uno stato moderatamente acido dove fare quelle sostanze chimiche è difficile, poi, su infezione, semplicemente neutralizzare l’ambiente per distribuire le difese.”
I colleghi di KU di Ackley sul lavoro erano autore principale Saida Benomar, Patrick Lansdon e Josephine R. Chandler del Dipartimento di Bioscienze Molecolari, insieme a Aaron Bender del Dipartimento di Chimica Medica, e Blake R. Peterson della Ohio State University.
I ricercatori credono che ci possano essere ragioni per credere che questi sistemi potrebbero funzionare in modo simile nelle persone.
I geni che hanno studiato in C. elegans esistono anche negli umani e controllano parti del sistema immunitario. Inoltre, la ricerca in altri laboratori ha mostrato occasioni negli esseri umani in cui i problemi con la regolazione del pH sono associati con un aumento del rischio di infezione. Andando avanti, i ricercatori vogliono capire il meccanismo ad un livello più profondo.
“Il nostro obiettivo è quello di aumentare questo sistema di difesa naturale nelle persone come un modo per evitare o ridurre l’uso di antibiotici”, ha detto Ackley. “In questo momento, il nostro uso di antibiotici è insostenibile, e i batteri stanno evolvendo la resistenza a un ritmo allarmante. Se il sistema scoperto in C. elegans è infatti ancora presente negli esseri umani, suggerirebbe che i batteri sono molto più lenti ad adattarsi a questa strategia difensiva che agli antibiotici.”
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