איך חיידקים רעים מוצאים נקודות כניסה בגוף כדי לגרום לזיהום?
שאלה זו היא בסיסית עבור מומחי מחלות זיהומיות ואנשים החוקרים חיידקים. פתוגנים מזיקים, כמו סלמונלה, מוצאים את דרכם דרך מערכת מעיים מורכבת שבה מספרם של חיידקים ותאי חיסון טובים בהרבה. ובכל זאת, הפתוגנים מנווטים כדי למצוא נקודות כניסה פגיעות במעיים שיאפשרו להם לפלוש ולהדביק את הגוף.
צוות של חוקרי UC Davis Health גילה מנגנון ביו-חשמלי חדש שהפתוגנים הללו משתמשים בהם כדי למצוא את הפתחים הללו. המחקר שלהם פורסם היום ב מיקרוביולוגיה של הטבע.
חיידקים פורצים דרך המעי הסגור
סלמונלה גורמת לכ-1.35 מיליון מחלות ול-420 מקרי מוות בארצות הברית מדי שנה. כדי להדביק מישהו, הפתוגן הזה צריך לחצות את גבול רירית המעיים.
כאשר נבלע, סלמונלה מוצאת את דרכה למעיים. שם, מספרם גדול ביותר של יותר מ-100 טריליון חיידקים טובים (הידועים כקומנסלים). הם עומדים בפני סיכוי של אחד למיליון!"
Yao-Hui Sun, המחבר הראשי של המחקר
Sun הוא מדען מחקר המזוהה עם המחלקות לרפואה פנימית, רפואת עיניים ומדעי הראייה ודרמטולוגיה.
כדי ללמוד כיצד סלמונלה מוצאות את דרכן במעי, החוקרים צפו בתנועה של ס. חיידקי Typhimurium (זן של סלמונלה) והשוו אותו לזה של זן לא מזיק של חיידקי Escherichia coli (E. coli).
ניווט בנוף בטן מורכב
למעי יש נוף מורכב מאוד. מבנה האפיתל שלו כולל אפיתל וילוס ואפיתל הקשור לזקיקים (FAE). אפיתל וילוס עשוי מתאי ספיגה (אנטרוציטים) עם בליטות המסייעות בספיגת חומרי הזנה.
FAE, לעומת זאת, מכיל תאי M המונחים מעל צבירים קטנים של רקמת לימפה המכונה כתמי פייר. על תאי M אלה מוטלת המשימה של דגימת אנטיגן. הם פועלים כקו ההגנה הראשון של מערכת החיסון מפני אנטיגנים מיקרוביאליים ותזונתיים.
ממצאים
המחקר שנעשה על מודל עכבר הראה שסלמונלה מזהה אותות חשמליים ב-FAE. הם נעים לכיוון החלק הזה של המעי שם הם מוצאים פתחים דרכם הם יכולים להיכנס. תהליך זה של תנועת תאים בתגובה לשדות חשמליים נקרא galvanotaxis, או electrotaxis.
"המחקר שלנו מצא של'נקודת הכניסה' הזו יש שדות חשמליים שחיידקי הסלמונלה מנצלים כדי לעבור אותם", אמר הסופר הבכיר של המחקר, Min Zhao. ז'או הוא פרופסור לרפואת עיניים ודרמטולוגיה באוניברסיטת קליפורניה דיוויס וחוקר המזוהה עם המכון לריפוי רגנרטיבי.
המחקר גם הראה כי E. coli וסלמונלה מגיבים אחרת לשדות ביו-חשמליים. יש להם תגובות הפוכות לאותו רמז חשמלי. בעוד E. coli התקבץ ליד הווילי, סלמונלה התאספה ל-FAE.
המחקר זיהה זרמים חשמליים שעוברים לולאה על ידי כניסה לווילי הספיגה ויציאה מה-FAE.
"יש לציין שהשדה הביו-אלקטרי באפיתליה של המעי מוגדר בצורה שסלמונלה מנצלת כדי להיות ממוינת ל-FAE ופחות עבור E. coli," הסביר Sun. "נראה שהפתוגן מעדיף את ה-FAE כשער לפלוש למארח ולגרום לזיהומים."
מחקרים קודמים הצביעו על כך שחיידקים משתמשים בכימוטקסיס כדי לנוע. עם כימוטקסיס, החיידקים חשים שיפועים כימיים ונעים לעבר תרכובות ספציפיות או מתרחקות ממנה. אבל המחקר החדש מצביע על כך שגלונוטקסיס של סלמונלה ל-FAE אינו מתרחש דרך מסלולי כימוטקסיס.
"המחקר שלנו מציג אלטרנטיבה או מנגנון משלים בוויסות מיקוד סלמונלה לאפיתל המעי", אמר ג'או.
קשר פוטנציאלי ל-IBD והפרעות מעיים אחרות
למחקר עשוי להיות פוטנציאל להסביר מחלות כרוניות מורכבות, כגון מחלות מעי דלקתיות (IBD).
"מנגנון זה מייצג "מרוץ חימוש" חדש של פתוגן-גוף אנושי עם השלכות פוטנציאליות על זיהומים חיידקיים אחרים כמו גם אפשרויות מניעה וטיפול", אמר ג'או. "מאמינים שהגורם השורשי ל-IBD הוא תגובה חיסונית מוגזמת וחריגה נגד חיידקים טובים. מעניין יהיה ללמוד האם לחולים הנוטים ללקות ב-IBD יש גם פעילות ביו-חשמלית חריגה באפיתליה של המעי".
מחברי המחקר של UC Davis Health הם פרננדו פריירה, בריאן ריד, קאן ז'ו, לי מא, בריאנה מ. יאנג ורנה מ. צוליס. מחברים אחרים הם קתרין אי הגן ואלכס מוגילנר.
