Dyzenteria, zwana również czerwonką bakteryjną lub inaczej szigelozą, to choroba zakaźna, objawiająca się m.in. obfitą i wodnistą biegunką, wymiotami i bólem brzucha. Przenosi się ona w wyniku kontaktu z chorym człowiekiem, a także poprzez pokarm, wodę oraz produkty codziennego użytku zanieczyszczone pałeczkami Shigella (S. dysenteriae, S. flexneri, S. sonnei iS. boydii). Dawka zakaźna jest bardzo niska i wynosi zaledwie 10 mikroorganizmów, co oznacza, że 10 bakterii wystarcza, aby wywołać chorobę u zdrowego człowieka.

Po spożyciu i przejściu przez przewód pokarmowy gospodarza, Shigella atakuje nabłonek okrężnicy, a następnie namnaża się w jego cytoplazmie i rozprzestrzenia na sąsiadujące komórki. Procesy te są możliwe dzięki skoordynowanej produkcji i aktywności specyficznych czynników wirulencji.

Ich ekspresja jest uzależniona głównie od dwóch regulatorów transkrypcji - VirF i VirB, działających w odpowiedzi na zmianę warunków środowiskowych, następującą podczas dokonywania inwazji komórek eukariotycznych, tzn. zmianę temperatury, pH i osmolarności, a także dostępności węgla i żelaza. Działanie obu tym białek jest ze sobą ściśle połączone. VirF, aktywujący bezpośrednio niektóre geny związane z wirulencją, zwiększa także produkcję VirB, który z kolei pobudza wytwarzanie innych czynników warunkujących zjadliwość bakterii. 

“To jak efekt domino” - mówi Erin R. Murphy, bakteriolog z Ohio University, która razem z doktorantem Williamem Broach oraz naukowcami z University of Nevada-Las Vegas i University of Texas at Austin dostarczyła niedawno pierwszych eksperymentalnych dowodów na to, że produkcja VirB może zachodzić również w sposób niezależny od VirF.

W tym nowoodkrytym typie regulacji pośredniczy specyficzne małe RNA zwane RyhB. Jest ono wytwarzane w warunkach niedoboru żelaza i wstrzymuje ekspresję genu virB, a przez to zmniejsza produkcję znajdujących się pod jego wpływem białek oraz wstrzymuje infekcję zachodzącą w jelicie.

Jak dotychczas scharakteryzowano już trzy mechanizmy regulacji zależnej od RyhB u E.coli. Różnią się one jednak od tych zaobserwowanych u Shigella. W odróżnieniu od innych genów nadzorowanych przez RyhB, virB nie znajduje się bowiem na chromosomie bakteryjnym, lecz na dużym plazmidzie warunkującym zjadliwość. Fakt, że konserwatywny i zakodowany w nukleoidzie regulatorowy RNA wpływa na specyficzny dla danego rodzaju oraz przekazywany horyzontalnie czynnik wirulencji, dowodzi o jego ogromnej uniwersalności w kontrolowaniu ekspresji genów bakteryjnych.

Zjawisko to zdaje się być korzystne dla mikroorganizmów infekujących ludzki organizm. Niezależna regulacja VirF i VirB umożliwia im bowiem selektywną ekspresję genów potrzebnych do dokonania inwazji. Obecność RyhB hamuje transkrypcję virB i ogranicza w ten sposób produkcję komponentów systemu sekrecji typu III (ang. Type Three Secretion System; TTSS), które mogłyby prowadzić do przedwczesnej lizy komórki eukariotycznej. Jednocześnie bakteria może produkować białka znajdujące się pod wpływem VirF, takie jak IcsA niezbędne do rozprzestrzeniania się pomiędzy komórkami nabłonka.

Odkrycie to poszerza znacznie naszą wiedzę na temat regulacji ekspresji genów warunkujących wirulencję u Shigella. Znajomość mechanizmów wykorzystywanych infekcji może się przyczynić do opracowania nowych, skutecznych terapii przeciwko dyzenterii, którą obecnie zwalcza się za pomocą leków przeciwbakteryjnych.

Na szczęście w Polsce liczba zachorowań spada z roku na rok. W 2009 r. zarejestrowano ogółem 30 przypadków na szigelozy, w tym żadnego śmiertelnego. Jak mówi prof. dr hab. med. Hanna Stypułkowska-Misiurewicz z Państwowego Zakładu Higieny Narodowego Instytutu Zdrowia Publicznego - „Według danych z obowiązkowej rejestracji zachorowań, czerwonka występuje już tylko w postaci pojedynczych zachorowań i nie szerzy się epidemicznie”.

Choroba ta nadal stanowi jednak poważny problem w krajach rozwijających się, ze względu na panujące tam złe warunki sanitarno-higieniczne oraz ograniczony dostępu do czystej wody i produktów spożywczych. U niedożywionych i osłabionych osób jej przebieg jest ciężki i towarzyszą mu objawy ze strony innych układów i narządów. W niektórych przypadkach może również występować postać przewlekła, w której objawy choroby powracają nawet przez kilka miesięcy. Dla tych pacjentów ulepszenie sposobów leczenia dyzenterii jest kwestią życia i śmierci.  

Autor: Anna Kurcek

Literatura:

• Scientists find new genetic path to deadly diarrheal disease. http://www.eurekalert.org/pub_releases/2012-06/ou-sfn061112.php
• William H. Broach, Nicholas Egan, Helen J. Wing, Shelley M. Payne, Erin R. Murphy. VirF-Independent Regulation of Shigella virB Transcription is Mediated by the Small RNA RyhB. PLoS ONE 2012. http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0038592
• Czerwonka bakteryjna (szigeloza). Główny Inspektorat Sanitarny.  http://www.gis.gov.pl/dep/?dep=13&id=13
• Hanna Stypułkowska-Misiurewicz, Anna Baumann - Popczyk. Czerwonka Bakteryjna i pełzakowata w Polsce w 2009 roku. Przegl Epidemiol 2011; 65: 223 - 226. http://www.pzh.gov.pl/oldpage/przeglad_epimed/65/Przeg%20epidem%202-2011.pdf