Punto iniziale di aderenza nel transito intestinale della shigella scoperta

La shigella batterica dell'agente patogeno, spesso diffusione attraverso alimento contaminato o l'acqua, è una causa principale della mortalità sia in bambini che in adulti più anziani nei paesi in via di sviluppo. Sebbene gli scienziati stiano studiando la shigella per le decadi, nessun efficace vaccino è stato sviluppato e l'agente patogeno ha acquistato la resistenza a molti antibiotici. La scoperta recente di un punto iniziale di aderenza nel ciclo di infezione dai ricercatori al policlinico di Massachusetts (MGH) ha potuto fornire un nuovo obiettivo terapeutico o persino un nuovo metodo per sviluppo del vaccino.

Mentre si muove tramite l'apparato digerente, la shigella attraversa l'intestino tenue e successivamente infetta l'intestino crasso, causante la limitazione, la diarrea e la disidratazione nella malattia chiamata la shighellosi. “Abbiamo voluto determinare come la shigella stabilisce il suo primo contatto con le celle epiteliali nelle fasi iniziali di sviluppo di malattia,„ diciamo il Dott. Christina Faherty, autore senior sullo studio pubblicato nel mSphere. “A causa di determinate annotazioni di sequenza del gene e del modo che la shigella è comparso dopo la crescita nei media standard del laboratorio, è stato creduto che gli sforzi della shigella non producessero i fimbriae o altri fattori di aderenza.„ Fimbriae è fibre del tipo di capelli corte che le celle batteriche usano per aderire alle diverse celle epiteliali per istigare l'infezione.

Il lavoro di Faherty e del gruppo di ricerca ha scoperto la prova dei fimbriae che aiutano l'aderenza alle celle epiteliali, un punto importante nell'inizio di un'infezione della shighellosi. “Abbiamo imitato le circostanze che la shigella avrebbe affrontato nel suo viaggio tramite l'intestino tenue aggiungendo i sali biliari ed il glucosio ai media del laboratorio,„ diciamo Faherty. “Con questo metodo, abbiamo scoperto che cosa era stato nascosto già nella vista normale--i profili di espressione genica che hanno permesso alla shigella di iniziare questa il punto iniziale nell'infezione fissando al tessuto epiteliale del host.„

I ricercatori al centro mucoso di ricerca di biologia e dell'immunologia a MGH hanno eseguito la microscopia completa e le analisi genetiche della shigella per determinare i sui punti successivi dopo avere lasciato lo stomaco. I loro risultati dimostrano che “almeno tre geni strutturali facilitano l'aderenza 2457T di flexneri dello S. (sforzo) per formazione epiteliale del biofilm e del contatto tra cellule.„ Cioè i loro risultati contraddicono l'ipotesi corrente che le componenti critiche nei cluster del gene non possono produrre i fimbriae o altri fattori di aderenza.

Nella ricerca più iniziale, Faherty ed i colleghi hanno determinato che l'esposizione ai sali biliari ha provocato la formazione di biofilms, un rivestimento protettivo delle comunità batteriche. Faherty suppone che questo rivestimento permetta all'agente patogeno di sopravvivere agli stati duri dell'intestino tenue per entrare con successo nel colon. Poiché la formazione del biofilm richiede i fattori di aderenza e poiché le celle batteriche disperse dal biofilm aderiscono meglio alle celle epiteliali, il punto seguente dal gruppo era di studiare l'espressione di fattore di aderenza in queste circostanze. Questo punto seguente era effettivamente discutibile dato le ipotesi che la shigella non produce le strutture di aderenza; eppure, le analisi complete hanno fornito la prova ben fondata al contrario.

Co-author Rachael che Chanin nota che lo studio più recente del gruppo conferma le loro analisi più preventive che “vivo in- - come„ le circostanze ha facilitato la formazione e l'aderenza del biofilm alle celle epiteliali tramite il collegamento di fimbriae.

Una delle sfide principali nello studio della shigella è la mancanza di modelli animali che ricapitolano fedelmente la malattia umana. Sebbene ci siano stati studi eleganti ed accurati di che cosa accade quando l'agente patogeno entra nelle celle epiteliali coliche, non abbiamo capito che cosa accade durante il transito tramite l'apparato digerente o come il batterio si avvicina a o interagisce con le cellule ospiti prima dell'entrata. Il nostro lavoro comincia a rivolgere queste domande e sottolinea l'importanza di vivo in- - come i metodi della cultura. Egualmente indica che questi metodi possono influenzare i nostri risultati sperimentali--se intenzionalmente o involontario.„

Rachael Chanin, co-author

Dopo i risultati di promessa dai loro sali biliari e modello del laboratorio del glucosio, i ricercatori hanno aggiunto un'altra componente alla loro analisi di aderenza--un organoid intestinale umano. “L'mini-intestino,„ creato dalle cellule staminali isolate dal tessuto intestinale, rappresenta un modello dell'epitelio intestinale umano. Lavorando con un mini-intestino del colon ascendente, i ricercatori hanno scoperto le strutture di aderenza della shigella che stabiliscono il contatto iniziale con le celle epiteliali. “Pensiamo che questi fattori di aderenza utilizzati nel modello organoid intestinale ripieghi il contatto stabilito con le celle epiteliali nel colon nelle fasi iniziali della shighellosi,„ dice Faherty.

Source:
Journal reference:

Chanin, R.B., et al. (2019) Shigella flexneri Adherence Factor Expression in In Vivo-Like Conditions. mSphere. doi.org/10.1128/mSphere.00751-19.