Zánět a růst salmonel
Většina teorií předpokládala, že se při zánětu a následném poškození tkáně uvolní ze zaniklých buněk živiny, které patogenní mikroorganismus využije pro vlastní metabolismus. Jiné teorie počítaly s tím, že epiteliální buňky střevní sliznice vylučují při zánětu do střeva makromolekuly, např.proteiny extracelulární matrix, a ty jsou využitelné pro metabolismus patogenů.
Bäumler a jeho spolupracovníci zveřejnili v prestižním vědeckém časopisu Nature studii, v níž pozitivní vliv zánětu na rozvoj střevní patogenní bakterie potvrdili a vysvětlili. Imunitní systém hostitele produkuje v reakci na přítomnost bakterie Salmonella enterica typhimurium volné kyslíkové radikály a ty dovolí patogenní bakterii využít unikátní metabolickou dráhu pro produkci energie.
Salmonele to usnadní kompetici s běžnou střevní mikroflórou. Bäumler navázal na staré výzkumy z dvacátých let 20. století, které ukázaly, že salmonely jsou s to využívat tetrathionát jako akceptor elektronů pro dýchání a pro produkci většího množství energie z dostupných substrátů.
Tento objev byl využit při vývoji kultivačních médií obohacených o tetrathionát, v nichž se rychleji množily salmonely z testovaných vzorků. Přírodní zdroje tetrathionátu jsou poměrně vzácné. Jeho vznik v živých organismech nebyl znám. Bäumler a jeho spolupracovníci zformulovali velmi neortodoxní hypotézu, podle níž se tetrathionát vytváří v infikovaném střevě obratlovců.
Ve střevě se běžně vyskytuje toxický sulfan, který vzniká jednak rozkladem molekul obsahujících síru a jednak metabolickou činností některých bakterií. Při detoxikaci sulfanu vzniká poměrně velké množství thiosulfátů. Po infekci střeva salmonelou jsou na místo infekce přitahovány fagocyty, které vylučují volné kyslíkaté radikály a hubí jimi bakterie. Bäumler předpokládal, že volné kyslíkaté radikály mohou reagovat s thiosulfáty za vzniku tetrathionátu. Tento předpoklad potvrdila celá série velmi důkladných experimentů.
Anaerobní prostředí střeva nedovoluje mikroorganismům respiraci. Energii získávají především méně efektivní fermentací. Za těchto podmínek se patogenní bakterie v konkurenci anaerobní střevní mikroflóry jen obtížně prosazují. Zánět vyvolaný salmonelou tyto podmínky radikálně změní.
Produkce volných kyslíkových radikálů buňkami hostitele vyústí ve tvorbu tetrathionátu, který mohou salmonely využít pro respiraci. Využívají pak mnohem efektivněji všechny dostupné zdroje energie a díky tomu se rychleji množí. Tak může salmonela ve střevní mikroflóře převládnout a vyvolat závažné onemocnění.
Mikrobiologové znají ještě jeden mikroorganismus, který je s to využít tetrathionát pro respiraci. Je jím Yersinia enterocolitica, která je rovněž střevním patogenem.
S vysokou pravděpodobností využívá tuto metabolickou dráhu podobně jako salmonely.
Původce moru Yersinia pestis, jež se vyvinula z Yersinia enterocolitica, ale která již není střevním patogenem, má metabolickou dráhu pro využití tetrathionátu nefunkční. Klíčem pro infekci střevních buněk a využití tetrathionátu je u salmonel systém III. typu vylučování (T3SS).
S jeho pomocí mění salmonela cytoskelet epiteliálních buněk střeva tak, aby do nich mohla proniknout. T3SS spouští i některé signální dráhy vedoucí k aktivaci zánětlivých reakcí. T3SS je zároveň nezbytný pro využití tetrathionátu bakteriální buňkou.
Mikrobiolog Samuel I. Miller z University of Washington v Seattlu předpokládá v komentáři zveřejněném v Nature, že rozeznání bakteriálního T3SS imunitním systémem hostitele vyvolá reakci, která vede u salmonely ke spuštění metabolické dráhy pro respiraci s využitím tetrathionátu.
Miller považuje za vysoce pravděpodobné, že podobné interakce, kdy patogen vyvolá v organismu hostitele zánět a tím si vytvoří příhodnější podmínky pro vlastní růst, množení a šíření, jsou poměrně časté.
Zdroj: Medical Tribune