Jednakże niedawna praca z laboratoriów Ackley i Chandler w Departamencie Nauk Molekularnych na Uniwersytecie w Kansas jest sprzeczna z tą ideą, zamiast tego sugerując niższe pH w przewodzie pokarmowym może sprawić, że niektóre patogeny bakteryjne będą jeszcze bardziej szkodliwe.
Ich ustalenia, opublikowane w recenzowanym czasopiśmie PLOS Pathogens, może mieć wpływ na rozwiązanie kryzysu oporności na antybiotyki w infekcjach bakteryjnych na całym świecie.
Dochodzenie zostało przeprowadzone przy użyciu małych, żywiących się bakteriami organizmów zwanych Caenorhabditis elegans.
„Te robakopodobne zwierzęta są przezroczyste, więc możemy dość łatwo obserwować rzeczy, które dzieją się w ich wnętrzu”, powiedział współautor Brian Ackley, profesor nadzwyczajny nauk biologii molekularnej na KU. „Używając substancji chemicznych wrażliwych na pH opracowanych na KU, zwanych Kansas Reds, byliśmy w stanie monitorować pH wewnątrz układu pokarmowego i obserwować, co się dzieje, gdy jedzą szkodliwe bakterie, w porównaniu do nieszkodliwych bakterii.”
Według naukowców z KU, w normalnych warunkach, podczas karmienia zdrowymi bakteriami, przewody pokarmowe C. elegans są umiarkowanie kwaśne w porównaniu do ludzkich żołądków. Ale żołądki tych modelowych gatunków wykazują również różnice regionalne w obrębie przewodu pokarmowego. Kiedy połykają patogeny, neutralizują kwaśne środowisko.
Ta obserwacja sugeruje, że zwierzęta mogą rozróżniać dobre i złe bakterie, a szkodliwe bakterie wywołują mniej kwaśny przewód pokarmowy u C. elegans — wynik, który jest sprzeczny z tym, czego można by się spodziewać, gdyby kwaśne środowisko było generowane w celu zabicia bakterii.
Aby to sprawdzić, badacze użyli zwierząt z mutacjami w genach, które pomogły regulować pH w ich digestive tracts.
„Kiedy zwierzęta miały bardziej kwaśny układ trawienny, były one bardziej prawdopodobne, aby być dotknięte przez bakterie chorobotwórcze — ponownie wbrew temu, co można się domyślić, jeśli kwasowość była przydatna w zabijaniu szkodliwych bakterii, które mogą wkraść się do ciała z jedzeniem,” Ackley powiedział. „Nasze zespoły laboratoryjne były w stanie wykazać, że wpływ na zwierzęta wynikał właśnie z pH poprzez dodanie zasady buforującej przewód pokarmowy. Użyliśmy wodorowęglanu, tego samego środka, którego nasze ciała używają do neutralizacji treści żołądka, gdy przechodzi ona do jelit. Neutralizacja pH w zmutowanych zwierzętach odwróciła przyspieszoną infekcję przez bakterie chorobotwórcze.”
Badacz KU powiedział, że różne gatunki reagują inaczej, gdy ich ciała wyczuwają bakterie chorobotwórcze — ale niektóre reakcje biologiczne są wspólne dla wielu zwierząt.
„Ogólna odpowiedź obejmuje tworzenie substancji chemicznych, takich jak nadtlenek wodoru lub kwas podchlorawy — aka wybielacz — w pobliżu bakterii, a następnie posiadanie wyspecjalizowanych komórek odpornościowych zjadających umierające bakterie,” powiedział Ackley. „Aby nasze ciała były bezpieczne, układ odpornościowy uruchamia te mechanizmy obronne tylko wtedy, gdy jest pewien, że jest atakowany. Praca w C. elegans może sugerować sposób, w jaki organizm może mieć te środki obronne gotowe do działania w każdej chwili — to znaczy, utrzymywać środowisko chemiczne w umiarkowanie kwaśnym stanie, w którym wytwarzanie tych substancji chemicznych jest trudne, a następnie, po zakażeniu, po prostu zneutralizować środowisko, aby wdrożyć środki obronne.”
Kolegami Ackley’a z KU w pracy byli główny autor Saida Benomar, Patrick Lansdon i Josephine R. Chandler z Wydziału Nauk Molekularnych, wraz z Aaronem Benderem z Wydziału Chemii Medycznej i Blake R. Petersonem z Uniwersytetu Stanowego Ohio.
Badacze uważają, że mogą istnieć powody, by sądzić, że te systemy mogą działać podobnie u ludzi.
Geny, które badali w C. elegans, istnieją również u ludzi i kontrolują części układu odpornościowego. Co więcej, badania przeprowadzone w innych laboratoriach wykazały, że u ludzi problemy z regulacją pH wiążą się ze zwiększonym ryzykiem infekcji. Idąc dalej, badacze chcą zrozumieć ten mechanizm na głębszym poziomie.
„Naszym celem jest pobudzenie tego naturalnego systemu obronnego u ludzi jako sposobu na uniknięcie lub zmniejszenie stosowania antybiotyków”, powiedział Ackley. „Obecnie nie jesteśmy w stanie utrzymać zrównoważonego zużycia antybiotyków, a bakterie rozwijają odporność w alarmującym tempie. Jeśli system odkryty u C. elegans jest w rzeczywistości nadal obecny u ludzi, sugerowałoby to, że bakterie znacznie wolniej przystosowują się do tej strategii obronnej niż do antybiotyków.”
.