במשך עשרות שנים, מחלת ליים תסכלה רופאים וחולים כאחד. נגרם על ידי החיידק בצורת חולץ פקקים בורליה בורגדורפריהזיהום, אם אינו מטופל, עלול להימשך חודשים, ולהוביל לחום, עייפות ודלקת כואבת.
במחקר חדש, מדענים מאוניברסיטת נורת'ווסטרן ואוניברסיטת שרותים אחידים (USU) חשפו פגיעות מפתיעה – ואירונית – בחיידק העמיד. על ידי ניצול הפגיעות הזו, חוקרים יכולים לעזור להתפרק מנשקם ב בורגדורפרישעלול להוביל לאסטרטגיות טיפוליות חדשות למחלת ליים.
צוות Northwestern ו-USU גילה את המנגן הזה, שעוזר בהגנה ב בורגדורפרי נגד המערכת החיסונית של המארח שלו, הוא בו זמנית גם סדק בשריון שלו. אִם ב בורגדורפרי אם הוא מורעב או עמוס במנגן, החיידקים הופכים לפגיעים מאוד למערכת החיסון של המארח או לטיפולים שהם היו מתנגדים לו אחרת.
המחקר יתפרסם ביום חמישי (13 בנובמבר) בכתב העת mBio.
"העבודה שלנו מראה שמנגן הוא חרב פיפיות במחלת ליים", אמר בריאן הופמן של נורת'ווסטרן, שהוביל את המחקר יחד עם מייקל דאלי מ-USU. "זה גם וגם בורליההשריון של וחולשתו. אם נוכל למקד את הדרך שבה הוא מנהל מנגן, נוכל לפתוח דלתות לגישות חדשות לחלוטין לטיפול במחלת ליים".
הופמן הוא פרופסור של צ'ארלס אי ואמה ה. מוריסון לכימיה ולמדעי הביו המולקולריים במכללת ויינברג לאמנויות ומדעים של נורת'ווסטרן. הוא גם חבר במכון לכימיה של תהליכי חיים ובמרכז הסרטן המקיף של רוברט ה. לוריא של אוניברסיטת נורת'ווסטרן. דאלי הוא פרופסור אמריטוס לפתולוגיה ב-USU.
מאז שנות ה-80, ההתרחשות של מחלת ליים עלתה באופן דרמטי ברחבי צפון אמריקה וברחבי הגלובוס. על פי המרכז לבקרת מחלות ומניעתן, בערך 476,000 אנשים בארצות הברית מאובחנים מדי שנה. נכון להיום, אין חיסונים מאושרים נגד המחלה, ושימוש ארוך טווח באנטיביוטיקה הוא בעייתי.
"למרות שאנטיביוטיקה מזיקה ב. בורגדורפריהם גם הורגים חיידקי מעיים מועילים", אמר דאלי. "מחלת ליים מועברת באמצעות עקיצות קרציות, ואם לא מטפלים בה באופן מיידי – עלולה לגרום להשפעות מתמשכות על ידי תקיפת מערכת החיסון, מחזור הדם ומערכת העצבים המרכזית של החולה".
בסדרה של מחקרים קודמים, הופמן ודאלי שיתפו פעולה כדי להבין את תפקידו של המנגן Deinococcus radioduransחיידק עמיד לקרינה המכונה "קונאן החיידק" בשל יכולתו יוצאת הדופן לשרוד בתנאים קשים. עכשיו, הם רצו לראות אם מנגן משחק תפקיד B. burgdorferi'sהגנות.
כדי לערוך את המחקר, הצוות השתמש בכלי חדש הנקרא הדמיית תהודה פרמגנטית אלקטרונית (EPR) כדי לאפיין את ההרכב האטומי של מנגן בתוך החיידקים החיים. כדי להוסיף פרטים עדינים עוד יותר, הצוות רתם את ספקטרוסקופיה של תהודה כפולה של אלקטרונים (ENDOR) כדי לבחון את האטומים המקיפים את המנגן. יחד, הטכנולוגיות יצרו מפה מולקולרית, המראה אילו צורות של מנגן קיימות, היכן הן ממוקמות וכיצד הן השתנו תחת לחץ.
ה"מפה" חשפה מערכת הגנה דו-שכבתית מבוססת מנגן הכוללת אנזים בשם MnSOD ומאגר של מטבוליטים של מנגן. כדי לעמוד בהפצצות ממערכת החיסון של המארח, החיידקים משתמשים תחילה ב-MnSOD, שמתנהג כמו מגן. אם רדיקלי חמצן מחליקים מעבר למגן הזה, הם נתקלים במאגר המטבוליטים, שמתנהג כמו ספוג לספוג ולנטרל את המולקולות הרעילות הללו.
המחקר שלנו מדגים את הכוח של ספקטרוסקופיות EPR ו-ENDOR לחשיפת מנגנונים ביוכימיים נסתרים בפתוגנים. בלי הכלים האלה, ב. בורגדורפרימערכת ההגנה והנקודות החלשות של מערכת ההגנה היו נשארות בלתי נראות".
בריאן הופמן, הפרופסור של צ'ארלס אי ואמה ה. מוריסון לכימיה וביו-מדעים מולקולריים, מכללת ויינברג לאמנויות ומדעים של נורת'ווסטרן
המדענים גילו שהחיידקים מלהטטים כל הזמן לאן לשלוח את המנגן – לאנזימי MnSOD או למאגר המטבוליטים. מעט מדי מנגן והחיידקים מאבדים את מנגנוני ההגנה שלהם. אבל, ככל שהחיידקים מזדקנים, מאגרי המטבוליטים שלהם מתכווצים באופן דרמטי, ומשאירים אותם חשופים לנזק וללחץ. בשלב זה, יותר מדי מנגן הופך לרעיל מכיוון שהחיידקים אינם יכולים עוד לאחסן אותו בבטחה.
תגלית זו טומנת בחובה פוטנציאל לטיפולים חדשים במחלת ליים. תרופות עתידיות עלולות להרעיב את חיידק המנגן, לשבש את יכולתו ליצור מתחמי מנגן מגן או אפילו לדחוף אותו לעומס יתר רעיל. כל אחת מהגישות הללו תעזוב ב בורגדורפרי פתוח לרווחה להתקפות של מערכת החיסון.
"על ידי שיבוש האיזון העדין של מנגן בפנים ב בורגדורפריייתכן שניתן יהיה להחליש את הפתוגן במהלך ההדבקה", אמר דאלי. "מנגן הוא עקב אכילס להגנתו".
