Nyligen utförda arbeten från Ackley- och Chandler-laboratorierna vid institutionen för molekylär biovetenskap vid University of Kansas strider mot denna idé och tyder istället på att ett lägre pH-värde i matsmältningskanalen kan göra vissa bakteriella patogener ännu mer skadliga.
Dess resultat, som publiceras i den fackgranskade tidskriften PLOS Pathogens, kan få konsekvenser för att ta itu med krisen med antibiotikaresistens i bakterieinfektioner runt om i världen.
Undersökningen utfördes med hjälp av små, bakterieätande organismer som kallas Caenorhabditis elegans.
”Dessa maskliknande djur är genomskinliga, så vi kan ganska enkelt titta på saker som händer inuti dem”, säger medförfattaren Brian Ackley, docent i molekylär biovetenskap vid KU. ”Med hjälp av pH-känsliga kemikalier som utvecklats vid KU, så kallade Kansas Reds, kunde vi övervaka pH-värdet i matsmältningssystemet och se vad som händer när de äter skadliga bakterier jämfört med oskadliga bakterier.”
Enligt KU-forskarna är C. elegans matsmältningssystem under normala förhållanden, när de äter friska bakterier, måttligt surt jämfört med människans magar. Men dessa modellarters magar visar också regionala skillnader inom matsmältningskanalen. När de får i sig patogener neutraliserar de den sura miljön.
Denna observation tyder på att djuren kan skilja mellan goda och onda bakterier, och skadliga bakterier föranledde en mindre sur matsmältningskanal hos C. elegans – ett resultat som går stick i stäv med vad man skulle kunna förvänta sig om den sura miljön genererades för att döda bakterier.
För att testa detta använde forskarna djur med mutationer i gener som hjälpte till att reglera pH-värdet i deras matsmältningskanaler.
”När djuren hade ett surare matsmältningssystem var de mer benägna att drabbas av sjukdomsframkallande bakterier — återigen i motsats till vad man skulle kunna gissa om syra var användbart för att döda skadliga bakterier som skulle kunna smyga sig in i kroppen med maten”, sa Ackley. ”Våra labbteam kunde visa att effekten på djuren specifikt berodde på pH-värdet genom att tillsätta en bas för att buffra matsmältningskanalen. Vi använde bikarbonat, samma ämne som våra kroppar använder för att neutralisera maginnehållet när det passerar in i våra tarmar. Genom att neutralisera pH-värdet hos de muterade djuren återställdes den påskyndade infektionen av de patogena bakterierna.”
KU-forskaren sade att olika arter reagerar olika när deras kroppar känner av patogena bakterier – men vissa biologiska reaktioner är gemensamma för många djur.
”En allmän reaktion innebär att kemikalier, som väteperoxid eller hypoklorsyra (även kallat blekmedel), bildas i närheten av bakterierna, och att specialiserade immunceller sedan äter upp de döende bakterierna”, sade Ackley. ”För att hålla våra kroppar säkra sätter immunförsvaret bara in dessa försvarsåtgärder när det är säkert att det blir invaderat. Arbetet i C. elegans kan tyda på ett sätt som kroppen kan ha dessa försvar redo att användas på ett ögonblick – det vill säga hålla den kemiska miljön i ett måttligt surt tillstånd där det är svårt att tillverka dessa kemikalier, och sedan, vid en infektion, helt enkelt neutralisera miljön för att sätta in försvaret.”
Ackleys KU-kollegor som medverkade i arbetet var huvudförfattaren Saida Benomar, Patrick Lansdon och Josephine R. Chandler från institutionen för molekylär biovetenskap, tillsammans med Aaron Bender från institutionen för läkemedelskemi och Blake R. Peterson från Ohio State University.
Forskarna tror att det kan finnas skäl att tro att dessa system skulle kunna fungera på samma sätt hos människor.
De gener som de studerade i C. elegans finns även hos människor och styr delar av immunsystemet. Vidare har forskning i andra laboratorier visat på tillfällen hos människor där problem med att reglera pH är förknippade med ökad risk för infektioner. Framöver vill forskarna förstå mekanismen på en djupare nivå.
”Vårt mål är att stärka detta naturliga försvarssystem hos människor som ett sätt att antingen undvika eller minska användningen av antibiotika”, säger Ackley. ”Just nu är vår antibiotikaanvändning ohållbar och bakterier utvecklar resistens i en alarmerande takt. Om det system som upptäcktes i C. elegans faktiskt fortfarande finns hos människor, skulle det tyda på att bakterier är mycket långsammare att anpassa sig till denna försvarsstrategi än vad de är till antibiotika.”