Ανατροπή 100 ετών: Βακτήριο των πνευμόνων επιβιώνει εκεί όπου οι επιστήμονες πίστευαν ότι δεν μπορούσε

επιμέλεια Κλεοπάτρα Ζουμπουρλή, medlabnews.gr iatrikanea

Για περίπου έναν αιώνα οι επιστήμονες θεωρούσαν ότι το Prevotella melaninogenica δεν μπορούσε να επιβιώσει παρουσία οξυγόνου. Υπήρχε όμως ένα παράδοξο: το συγκεκριμένο βακτήριο αποτελεί κοινό μέλος του ανθρώπινου αναπνευστικού μικροβιώματος και ανιχνεύεται ακόμη και στους πνεύμονες υγιών ανθρώπων. Μια νέα μελέτη του University of Michigan φαίνεται τώρα να λύνει το μυστήριο και να ανατρέπει την παλιά ταξινόμησή του ως αυστηρά αναερόβιου μικροοργανισμού.

Παρότι είναι πλέον σαφές ότι αυτοί οι μικροοργανισμοί συνδέονται τόσο με την υγεία όσο και με την ασθένεια, οι επιστήμονες μόλις αρχίζουν να αποκαλύπτουν την πραγματική έκταση της βιολογίας και των λειτουργιών τους.

Ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα του πόσα παραμένουν ακόμη άγνωστα έρχεται από μια νέα μελέτη του University of Michigan, η οποία ανατρέπει μια πεποίθηση περίπου 100 ετών για ένα κοινό βακτήριο των πνευμόνων, το Prevotella melaninogenica.

Το βακτήριο που δεν θα έπρεπε να μπορεί να ζει στους πνεύμονες

Η ερευνητική ομάδα της Ariangela Kozik, Ph.D., επίκουρης καθηγήτριας Παθολογίας στην Ιατρική Σχολή του University of Michigan και Μοριακής, Κυτταρικής και Αναπτυξιακής Βιολογίας, ενδιαφέρεται ιδιαίτερα για το Prevotella.

Τα βακτήρια αυτά εντοπίζονται συχνά στο αναπνευστικό σύστημα και έχουν συσχετιστεί με διάφορες χρόνιες παθήσεις. Ωστόσο, βρίσκονται επίσης σε ανθρώπους που είναι απολύτως υγιείς.

Για πολλά χρόνια, το Prevotella melaninogenica θεωρούνταν υποχρεωτικά αναερόβιο βακτήριο. Με απλά λόγια, οι επιστήμονες πίστευαν ότι δεν μπορούσε να επιβιώσει παρουσία οξυγόνου.

Και εδώ υπήρχε ένα παράδοξο: τι κάνει ένα βακτήριο που θεωρείται ότι δεν αντέχει το οξυγόνο σε ένα όργανο όπως οι πνεύμονες, όπου υπάρχει οξυγόνο;

Αυτό ακριβώς θέλησε να διερευνήσει η ομάδα της Kozik.

Το Prevotella βρίσκεται και σε υγιείς πνεύμονες

Η Kozik, η οποία μελετά μεταξύ άλλων το άσθμα, επισημαίνει ότι το Prevotella εντοπίζεται σε διαφορετικές ποσότητες στο αναπνευστικό σύστημα τόσο υγιών ανθρώπων όσο και ανθρώπων με άσθμα και χρόνια αποφρακτική πνευμονοπάθεια (ΧΑΠ).

Σύμφωνα με τη μελέτη, το βακτήριο αντιπροσωπεύει περίπου 10% του μικροβιακού πληθυσμού στους υγιείς πνεύμονες, ενώ σε ανθρώπους με αναπνευστική νόσο το ποσοστό ανέρχεται κατά μέσο όρο περίπου στο 13%.

Το γεγονός αυτό έκανε ακόμη πιο σημαντικό να κατανοήσουν οι ερευνητές πώς μπορεί να επιβιώνει στους πνεύμονες.

Η νέα μελέτη ανατρέπει την παλιά αντίληψη

Για να διερευνήσουν το παράδοξο, οι ερευνητές εξέθεσαν καλλιέργειες P. melaninogenica σε σταδιακά αυξανόμενα ποσοστά οξυγόνου και συνέκριναν τον ρυθμό ανάπτυξης και επιβίωσής τους.

Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το ανώτατο όριο για την ανάπτυξη του βακτηρίου βρισκόταν μεταξύ 5% και 8% οξυγόνου.

Ακόμη πιο ενδιαφέρον ήταν ότι το βακτήριο μπορούσε να επιβιώσει για μικρό χρονικό διάστημα σε επίπεδα οξυγόνου έως και 21%.

Το 21% είναι περίπου η συγκέντρωση οξυγόνου στον ατμοσφαιρικό αέρα.

Με άλλα λόγια, ένα βακτήριο που θεωρούνταν επί περίπου έναν αιώνα ότι δεν μπορούσε να επιβιώσει παρουσία οξυγόνου αποδεικνύεται ότι διαθέτει σημαντικά μεγαλύτερη ανοχή στο οξυγόνο από αυτή που πίστευαν οι επιστήμονες.

Πώς καταφέρνει να επιβιώνει;

Η έρευνα δεν έδειξε απλώς ότι το Prevotella μπορεί να αντέξει το οξυγόνο. Οι ερευνητές προσπάθησαν να κατανοήσουν πώς το καταφέρνει.

Χρησιμοποιώντας μια νέα πλατφόρμα αισθητήρων πραγματικού χρόνου και αλληλούχιση RNA, διαπίστωσαν ότι το Prevotella φαίνεται να καταναλώνει οξυγόνο και να αντιμετωπίζει το οξειδωτικό στρες και τη βλάβη του DNA με διαφορετικό τρόπο από άλλα αερόβια βακτήρια.

Αυτό υποδηλώνει ότι το βακτήριο διαθέτει μηχανισμούς που του επιτρέπουν να προστατεύεται από τις επιδράσεις του οξυγόνου και να επιβιώνει σε περιβάλλοντα όπου μέχρι σήμερα θεωρούνταν ότι δεν θα μπορούσε να υπάρξει.

«Το Prevotella έχει όλους αυτούς τους μηχανισμούς που του επιτρέπουν να επιβιώνει σε οξυγονωμένα περιβάλλοντα, οι οποίοι προηγουμένως δεν είχαν εκτιμηθεί για αυτόν τον οργανισμό», δήλωσε η Kozik.

Σύμφωνα με την ίδια, η ικανότητα ενός μικροοργανισμού να υπάρχει παρουσία οξυγόνου μπορεί να βρίσκεται σε ένα φάσμα και να μην είναι τόσο ξεκάθαρη και απόλυτη όσο την έχουν παραδοσιακά ορίσει οι επιστήμονες.

Τι μπορεί να σημαίνει για τις ασθένειες των πνευμόνων;

Η ανακάλυψη δεν αποτελεί από μόνη της νέα θεραπεία για το άσθμα ή τη ΧΑΠ. Μπορεί όμως να βοηθήσει τους επιστήμονες να κατανοήσουν καλύτερα πώς λειτουργεί το μικροβίωμα των πνευμόνων και ποιος είναι ο ρόλος των βακτηρίων που ζουν σε αυτό.

Το επόμενο βήμα για την ομάδα της Kozik είναι να μελετήσει τον τρόπο με τον οποίο το ανοσοποιητικό σύστημα αντιδρά στο Prevotella και να εξετάσει βαθύτερα τη βακτηριολογία των πνευμόνων.

Οι ερευνητές θέλουν, μεταξύ άλλων, να απαντήσουν σε ερωτήματα όπως: Πώς λειτουργεί συνολικά η βακτηριακή κοινότητα στους πνεύμονες; Ποιους μεταβολίτες παράγει; Ποια σήματα στέλνει στο ανοσοποιητικό σύστημα; Και πώς ανταποκρίνεται το ανοσοποιητικό σε αυτά;

Εξίσου σημαντικό είναι να διαπιστωθεί πώς διαφέρει αυτή η δραστηριότητα μεταξύ της υγείας και των χρόνιων παθήσεων των πνευμόνων.

Η καλύτερη κατανόηση των διαφορετικών μικροβιωμάτων του ανθρώπινου σώματος θα μπορούσε στο μέλλον να συμβάλει στην ανάπτυξη πιο στοχευμένων θεραπειών, καθώς οι επιστήμονες θα γνωρίζουν καλύτερα τον τρόπο με τον οποίο οι μικροοργανισμοί αλληλεπιδρούν με τα κύτταρα και το ανοσοποιητικό σύστημα.

Ένα «μαύρο κουτί» που η επιστήμη μόλις αρχίζει να ανοίγει

Η νέα μελέτη δεν ανακαλύπτει ένα άγνωστο βακτήριο. Δείχνει κάτι εξίσου σημαντικό: ότι ένα βακτήριο που γνωρίζουμε εδώ και δεκαετίες μπορεί να συμπεριφέρεται με τρόπο διαφορετικό από αυτόν που πιστεύαμε για περίπου έναν αιώνα.

Η ανακάλυψη αυτή προσθέτει ένα ακόμη κομμάτι στο παζλ του μικροβιώματος των πνευμόνων και δείχνει πόσα παραμένουν ακόμη άγνωστα σχετικά με τις σχέσεις μεταξύ των βακτηρίων και του ανθρώπινου οργανισμού.

Όπως σημειώνει η Kozik, οι σχέσεις ανάμεσα στα βακτήρια και το σώμα αποτελούν σήμερα ένα μεγάλο «μαύρο κουτί». Η προσπάθεια να κατανοηθεί πώς λειτουργούν αυτές οι μικροβιακές κοινότητες και πώς επηρεάζουν το ανοσοποιητικό σύστημα μπορεί να αποτελέσει σημαντικό πεδίο για τη μελλοντική έρευνα στις χρόνιες παθήσεις του αναπνευστικού.

Πηγή: University Of Michigan Health