„Z tą toksyną jest więcej niż widać na pierwszy rzut oka” – mówi James M. Fleckenstein o jednym wyprodukowanym przez E. coli. „Zasadniczo zmienia powierzchnię jelita, aby odnieść korzyść, prawdopodobnie ostatecznie ze szkodą dla gospodarza”. (Kredyt: Sindy Süßengut/Unsplash)

Nowe odkrycia dotyczące E. coli dają wskazówkę, dlaczego nawracające, ale krótkotrwałe epizody biegunki mogą prowadzić do długotrwałych problemów żywieniowych.

Dla ludzi w bogatych krajach biegunka jest zwykle tylko niewygodną niedogodnością przez kilka dni. Ale dla biednych dziecko w kraju rozwijającym się powtarzające się napady biegunki mogą prowadzić do poważnych konsekwencji zdrowotnych, takich jak niedożywienie, zachamowany wzrostoraz deficyty poznawcze.

Naukowcy z Washington University School of Medicine w St. Louis odkryli, że toksyna wytwarzana przez bakterię wywołującą biegunkę Escherichia coli (E. coli) ma inny wpływ na przewód pokarmowy człowieka. Odkryli, że toksyna zmienia ekspresję genów w komórkach wyściełających wnętrze jelita, pobudzając je do wytwarzania białka, którego bakteria następnie używa do przyczepienia się do ściany jelita.

Wyniki znajdują się w Proceedings of the National Academy of Sciences.

„Z tą toksyną jest więcej niż na pierwszy rzut oka”, mówi starszy autor James M. Fleckenstein, profesor medycyny i mikrobiologii molekularnej. „Zasadniczo zmienia powierzchnię jelita, aby odnieść korzyść, prawdopodobnie ostatecznie ze szkodą dla gospodarza. Kilkadziesiąt lat temu ludzie odkryli, w jaki sposób toksyna powoduje biegunkę, ale do niedawna nikt tak naprawdę nie miał narzędzi, aby zagłębić się w to, co jeszcze ta toksyna może robić. Próbujemy ułożyć elementy układanki, aby dowiedzieć się, jak wytwarzają toksyny E. coli może prowadzić do niedożywienia i innych dochodzących skutków biegunki”.

Fleckenstein i pierwszy autor Alaullah Sheikh, badacz z tytułem doktora, badają enterotoksygeniczne E. coli (ETEC), szczep wytwarzający toksyny E. coli jest to częsta przyczyna ciężkiej, wodnistej biegunki. Tak zwana toksyna termolabilna bakterii powoduje otwarcie kanałów jonowych w komórkach jelitowych, co powoduje wylanie wody i elektrolitów do przewodu pokarmowego – innymi słowy, biegunkę.

Odkąd w latach 1970. wynaleziono doustne nawadnianie, liczba zgonów z powodu biegunki spadła na całym świecie o ponad 80%. Chociaż terapia jest nieoceniona w pomaganiu ludziom w przetrwaniu napadu biegunki, terapia nie robi nic, aby zmniejszyć liczbę przypadków. Na całym świecie u małych dzieci nadal występuje biegunka średnio trzy razy w roku, przy czym najmłodsze i najbiedniejsze dzieci ponoszą główny ciężar spraw i długofalowych konsekwencji zdrowotnych.

Fleckenstein i Sheikh spekulowali, że termolabilna toksyna ETEC może robić coś więcej niż tylko powodować ostrą biegunkę i odwodnienie. Jeśli tak, może to wyjaśnić związek między ETEC a niedożywieniem, zahamowaniem wzrostu i innymi problemami.

Aby znaleźć inne sposoby, w jakie toksyna wpływa na jelita, naukowcy wyhodowali ludzkie komórki jelitowe w naczyniu i potraktowali je toksyną. Odkryli, że toksyna aktywuje zestaw genów znanych jako CEACAM. W szczególności jeden — CEACAM6 — koduje białko, które normalnie występuje w komórkach jelita cienkiego na niskim poziomie. Dalsze eksperymenty ujawniły, że toksyna powoduje, że komórki wytwarzają więcej białka CEACAM6, które następnie bakteria wykorzystuje do przyłączania się do komórek jelitowych i dostarczania jeszcze większej ilości toksyny. Co więcej, wykorzystując próbki z biopsji jelit od osób z Bangladeszu zarażonych ETEC, naukowcy wykazali, że ekspresja CEACAM6 wzrasta w jelicie cienkim podczas naturalnej infekcji.

„CEACAM6 jest wyrażany w tak zwanym rąbku szczoteczkowym jelita cienkiego, gdzie wchłaniane są wszystkie witaminy i składniki odżywcze” – mówi Sheikh. „To jeden z pierwszych dowodów na to, że ETEC może zmienić powierzchnię jelit. Nie wiemy jeszcze, jak długo to trwa i co to oznacza dla osób zarażonych, ale jest oczywiste, że uszkodzenie tej części ciała może wpłynąć na zdolność wchłaniania składników odżywczych”.

Fleckenstein, Sheikh i współpracownicy kontynuują badanie związku między ETEC a niedożywieniem, zahamowaniem wzrostu i innymi konsekwencjami zdrowotnymi.

„Próbujemy w laboratorium zrozumieć rolę ETEC i jego toksyn w odniesieniu do niebiegunkowych skutków infekcji ETEC, szczególnie u małych dzieci w krajach rozwijających się”, mówi Fleckenstein. „Jest wiele do zrobienia, aby zbadać, w jaki sposób toksyny mogą być powiązane z tymi długotrwałymi konsekwencjami biegunki”.

Finansowanie pracy pochodziło z Departamentu Spraw Weteranów USA; Narodowy Instytut Alergii i Chorób Zakaźnych; Narodowe Instytuty Zdrowia (NIH); oraz Centrum Badań Chorób Układu Pokarmowego w Szkole Medycznej Uniwersytetu Waszyngtońskiego za pośrednictwem Narodowego Instytutu Cukrzycy oraz Chorób Układu Pokarmowego i Nerek.

Oryginalne studium

książki_zdrowie