Οι επιστήμονες ανοίγουν τον δρόμο σε νέες θεραπείες των λοιμώξεων του ουροποιητικού
Τα κολλώδη βακτήρια συχνά δημιουργούν προβλήματα. Οι επιστήμονες στο Washington School of Medicine στο St. Louis, ανακάλυψαν τον τρόπο που τα βακτήρια κατασκευάζουν τριχοειδείς ίνες, για να μπορέσουν να προσκολληθούν στα τοιχώματα των νεφρών και της κύστης, προκαλώντας λοιμώξεις του ουροποιητικού συστήματος. Τα αποτελέσματα των ερευνών εκδόθηκαν τον Νοέμβριο του 2002, στην εφημερίδα Cell.
«Τα συμπεράσματα μπορούν να μας οδηγήσουν σε νέα φάρμακα για την αντιμετώπιση των λοιμώξεων του ουροποιητικού, μπλοκάροντας τον σχηματισμό αυτών των πρωτεϊνικών ινών», λέει ο επικεφαλής της έρευνας Scott J. Hultgren, Ph. D, καθηγητής της μοριακής μικροβιολογίας στο Helen Lehbrik Stoever. «Θα βοηθήσουν να κατανοήσουμε, επίσης, πώς τα βακτήρια συσσωρεύονται, παρασκευάζουν και εκκρίνουν πρωτεΐνες που προκαλούν την ασθένεια».
Ο Hultgren κι οι βοηθοί του εργάστηκαν σε συνεργασία με τον Gabriel Waksman, Ph.D, και τους Roy και Diana Vangelos, καθηγητές βιοχημείας και μοριακής βιοφυσικής, στο School of Medicine, οι οποίοι πραγματοποίησαν εργαστηριακά κρυσταλλογραφίες με ακτίνες Χ, απεικονίζοντας τη δομή των μορίων που σχετίζονται με τη διαδικασία ανάπτυξης των ινών. Οι κρυσταλλογραφίες αποκάλυψαν την τρισδιάστατη κατανομή των ατόμων στις πρωτεΐνες αυτές.
Οι λοιμώξεις του ουροποιητικού είναι οι δεύτερες πιο συνηθισμένες μολυσματικές ασθένειες στις Η.Π.Α., μας λέει ο Hultgren. Κάθε χρόνο αριθμούνται περίπου 100.000 εισαγωγές στο νοσοκομείο και 8 εκατομμύρια ιατρικές επισκέψεις. Οι λοιμώξεις του ουροποιητικού προσβάλουν κυρίως τις γυναίκες, οι μισές από τις οποίες παρουσιάζουν τουλάχιστον μια τέτοια λοίμωξη, ενώ το 20 έως 40% εμφανίζουν επαναλαμβανόμενες λοιμώξεις.
Οι λοιμώξεις παρουσιάζονται όταν τα βακτήρια, προσβάλλουν τα κύτταρα των νεφρών ή της κύστης, και δημιουργούν αποικίες. Προσκολλούνε στα κύτταρα με τη βοήθεια μικροσκοπικών ινών, που ονομάζονται pili. Παρόμοιες ίνες παράγονται από βακτήρια που είναι υπεύθυνα για διάφορες γαστρικές, αναπνευστικές κι άλλες παθήσεις.
Οι ίνες αποτελούνται από παρόμοια μεμονωμένα κομμάτια ή υπομονάδες, που είναι ενωμένες μεταξύ τους, όπως ένα κολιέ με χάντρες. Πρόσφατες έρευνες των Hultgren και Waksman, έδειξαν ότι κάθε υπομονάδα που υπάρχει στα βακτήρια, είναι ενωμένη με ένα μόριο, που ονομάζεται chaperone. Οι πρωτεΐνες chaperone βρίσκονται σε όλα τα κύτταρα και στόχο έχουν την προστασία τους. Σε αυτή την περίπτωση προστατεύουν τις πρωτεΐνες των υπομονάδων από την αλληλεπίδραση μεταξύ τους, σε λάθος χρόνο και τόπο.
Η παρούσα μελέτη, ωστόσο, έδειξε ότι οι chaperones παίζουν επίσης σημαντικό ρόλο και στη συσσώρευση των ινών. Οι κρυσταλλογραφικές εικόνες αποκάλυψαν ότι κάθε μόριο υπομονάδας έχει ένα βαθύ αυλάκι. Οι εικόνες έδειξαν επιπλέον ότι τα μόρια chaperones εφαρμόζουν στις αυλακώσεις αυτές κρατώντας τες ανοιχτές.
Το ζεύγος υπομονάδας-chaperones στη συνέχεια μεταφέρεται στο σημείο της μεμβράνης του βακτηριδίου, που αναπτύσσονται οι ίνες. Η chaperone γλιστράει από την υπομονάδα και αντικαθίσταται από ένα άλλο μόριο σε σχήμα ουράς, που παράγεται από άλλη υπομονάδα, στη βάση της ίνας.
Το μόριο αυτό εφαρμόζει στο αυλάκι, όπως το λουκάνικο στο χοτ ντογκ. Με τη chaperone να μην μπορεί πλέον να κρατήσει ανοιχτό το αυλάκι, οι άκρες της υπομοναδας κλείνουν, εγκλωβίζοντας μέσα το μόριο. Με αυτόν τον τρόπο, οι ίνες αυξάνονται σε μήκος, κατά μια υπομοναδα κάθε φορά.
Η ανακάλυψη ότι οι ίνες περιέχουν τέτοια μόρια εγκλωβισμένα μέσα τους, εξηγούν το γιατί είναι τόσο ανθεκτικές και ικανές να αντισταθούν στις δύσκολες συνθήκες του εργαστηρίου, μας αναφέρει ο Hultgen.
Οι ερευνητές τώρα εργάζονται στην παρασκευή φαρμάκων που θα μπλοκάρουν τη διαδικασία συσσώρευσης των ινών. Χωρίς αυτές, τα βακτήρια δεν μπορούν να προσκολληθούν, οπότε και αποβάλλονται με τα ούρα, μη μπορώντας να δημιουργήσουν αποικίες.
«Αυτός ο συνδυασμός μικροβιολογίας, βιοχημείας και μοριακής βιολογίας, θα πρέπει να αποτελέσει ένα παράδειγμα συνεργασίας αυτών των διαφορετικών ειδικοτήτων, το οποίο θα πρέπει να καθιερωθεί», μας λέει ο Waksman. «Με τον τρόπο αυτό, έχουμε σχηματίσει μια καλύτερη άποψη για το πώς τα βακτήρια αναπτύσσουν ίνες, κι αυτή η γνώση μπορεί να μας οδηγήσει σε νέες και καλύτερες θεραπευτικές αγωγές των λοιμώξεων του ουροποιητικού, κι άλλων παθήσεων, που προκαλούνται από βακτήρια».
Washington University School of Medicine
18/11/2002
Πήγες: . Sauer FG, Pinkner JS, Waksman G, Hultgren SJ. Chaperone priming of pilus subunits facilitates a topological transition that drives fiber formation. Cell, 111(4), 543, Nov. 15, 2002
Μετάφραση: Πάνος Ζουρνατζίδης, Εργοθεραπευτής,
allejestem@hotmail.com