W badaniach opublikowany 22 marca naukowcy z Johns Hopkins University (JHU), Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI), i University of Texas wyjaśniają dlaczego borelioza jest chorobą wolno rozwijającą się, ciężką do wykrycia i leczenia. Badania dają również nowe możliwości w poszukiwaniu nowych terapii, które będą celowały w metabolizm manganu.

„Jeśli organizm ludzki zostanie zainfekowany przez patogeny wykorzystujące żelazo dochodzi do naturalnej reakcji obronnej” (V. Culotta biolog molekularny z JHU Bloomberg School of Public Health)

Wątroba produkuje hepcydynę (hormon peptydowy produkowany w wątrobie, odpowiedzialny za regulację homeostazy żelaza ), która zapobiega absorpcji żelaza do jelit oraz do układu krwionośnego powodując tym samym „zagłodzenie” patogenu. Tłumaczy to również dlaczego w momencie infekcji jesteśmy anemiczni i czujemy się słabo.

Krętki boreliozy „oszukały” układ odpornościowy i potrafią świetnie sobie radzić bez żelaza, zamiast którego wykorzystują mangan.

Zespół badaczy badał tzw. „metal-trafficking" organizmów - mechanizm, który komórki i patogeny wykorzystują do przyswajania i manipulowania jonami dla swoich biologicznych potrzeb. W celu zbadania jakie jony wykorzystują krętki boreliozy zespół naukowców z JHU dołączył do M. Saito chemika morskiego z WHOI, który stworzył technikę do badań w jaki sposób morskie organizmy dystrybuują jonami metali. Metale takie jak żelazo, cynk, kobalt i in. determinują kształt cząsteczki enzymów oraz ich specyficzną reaktywność chemiczną.

Identyfikacja jaki metal łączy się z enzymem  jest bardzo trudna gdyż podczas analiz dochodzi do zniszczenia struktury białek i często do odłączenia metalu od proteiny. Saito wykorzystał wysokosprawną chromatografię cieczową w celu zidentyfikowania  poszczególnych białek krętka boreliozy ich właściwości chemicznych i mas. Następnie wykorzystał spektrometrię mas ze wzbudzeniem w plazmie indukcyjnie sprzężonej, w celu wykrycia i zmierzenia zawartości metali. Połączenie tych dwóch technik nie tylko mierzy zawartość metali i białek, ale również pokazuje jakie metale są połączone z  poszczególnymi białkami.

Culotta twierdzi, że to fantastyczne narzędzie do detekcji metaloprotein.

Eksperyment wykazał, że krętki boreliozy wykorzystują zamiast żelaza, sąsiada z układu okresowego pierwiastków-mangan w centrach aktywnych enzymów takich jak aminopeptydaza oraz dysmutaza ponadtlenkowa (ważny enzym antyoksydacyjny).

Dysmutaza ponadtlenkowa chroni patogen przed drugą linią obrony organizmu, atakiem reaktywnymi formami tlenu, powodującymi uszkodzenia jego komórek i zaburzenia w funkcjonowaniu.

Odkrycie nowej linii obrony krętków boreliozy stanowi punkt wyjścia do stworzenia nowych terapii. Obecnie jedynymi środkami do walki z boreliozą są antybiotyki, które są efektywne w leczeniu wcześnie wykrytej choroby. Powodują zniszczenie ścian komórkowych bakterii.

Jednakże pewne formy boreliozy np. formy L, mogą być odporne na antybiotyki ponieważ nie posiadają ściany komórkowej.

Zespół chciałby w związku z tym, znaleźć cel wewnątrz komórki patogenu. Obiecującym elementem wydają się być enzymy które posiada patogen, a organizm ludzki nie. Krętki boreliozy posiadają taki enzym manganową dysmutazę ponadtlenkową. Istnieje, więc możliwość niszczenia komórek patogenu bez szkodzenia ludzkiemu organizmowi.

W poszukiwaniach nowych linii ataku, grupa naukowców planuje rozwijać w dalszym ciągu współpracę i stworzyć profil wszystkich metaloprotein, które krętki wykorzystują do budowy enzymów oraz poznać biochemiczne mechanizmy, jakie bakteria używa do przyswajania manganu.

Szczegółowe poznanie metabolizmu manganu pozwoli zakłócić procesy fizjologiczne bakterii i skutecznie powstrzymać rozwój choroby.

Anita Kunikowska

Źródło:

http://www.sciencedaily.com/releases/2013/03/130321205712.htm