Wie übernehmen krebserregende Bakterien unseren Magen?
Eine neue Studie an Mäusen verwendet modernste Bildgebungstechniken, um zu untersuchen, wie H. pylori, die in etwa der Hälfte der Menschen auf der Erde vorkommen, überleben und gedeihen im Magen.
Darmbakterien sind heute eines der heißesten Themen in der Medizin.
Während Wissenschaftler die überraschend lange Liste von Erkrankungen ergänzen, an denen Bakterien beteiligt sein können, wird es immer wichtiger, besser zu verstehen, wie sie sowohl Medikamente als auch unser Immunsystem überlisten.
Ein Bakterium, das eine unglaubliche Fähigkeit besitzt, Menschen zu kolonisieren, ist Helicobacter pylori. Tatsächlich wird geschätzt, dass etwa die Hälfte aller Menschen im Magen lebt.
Es tritt in der Regel erst in jungen Jahren in den Menschen ein und bleibt dann während eines Großteils des Lebens eines Menschen in situ.
Bei den meisten Menschen scheint das Bakterium keinen Schaden anzurichten; in einigen Fällen jedoch H. pylori kann zu Magenkrebs und Magengeschwüren führen. Ein Autor schreibt:
„Ungefähr 75% der weltweiten Magenkrebsbelastung und 5,5% der Malignitäten weltweit sind darauf zurückzuführen H. pylori-induzierte Entzündung und Verletzung. "
Die Geheimnisse von H. pylori
Trotz der Verbreitung und Auswirkungen von H. pylori Infektion, zu verstehen, wie sich das Bakterium in unserem Magen verhält, hat sich als schwierig erwiesen.
Forscher, viele von der Stanford University School of Medicine in Kalifornien, haben kürzlich eine Reihe von Studien durchgeführt, um zu verstehen, wie H. pylori so erfolgreich im Magen bleiben. Die Wissenschaftler hoffen auch, Hinweise darauf zu geben, wie diese Bakterien verdrängt werden könnten.
Mithilfe modernster Visualisierungswerkzeuge identifizierten die Wissenschaftler H. pyloriVersteck. Sie haben ihre Ergebnisse kürzlich in der Zeitschrift veröffentlicht PLOS Biologie.
H. pylori sind hochspezialisiert, um den Magen zu besiedeln, der ein besonders unwirtlicher Ort zum Leben ist - es handelt sich im Wesentlichen um einen Bottich Salzsäure. Trotzdem gedeihen die Bakterien und können ihre Position über Jahrzehnte halten.
Abgesehen von der intensiven Chemie des Magens werden seine Zellen schnell ersetzt, was es noch schwieriger macht, im Magen Fuß zu fassen.
Antibiotika können töten H. pylori Im Allgemeinen werden die Bakterien jedoch nicht vollständig ausgerottet, und die Bevölkerung wächst bald wieder nach. Der leitende Autor Dr. Manuel Amieva erklärt: „Die wiederkehrende Belastung ist immer genau die gleiche wie die, von der angenommen wird, dass sie ausgerottet wurde.“
Daraus folgt H. pylori irgendwo ein Versteck haben, das den Bakterien in Sicherheit regenerieren kann. Die Autoren des kürzlich erschienenen Papiers wollten dieses Versteck aufdecken.
Wie H. pylori ausblenden
H. pylori haben sich drehende Flagellen, lange, peitschenartige Strukturen, die es den Bakterien ermöglichen, sich durch ihre Umgebung zu bewegen. Wissenschaftler glauben, dass das Bakterium diesen Miniatur-Bordmotor verwendet, um in die Schleimschicht des Magens zu tunneln.
Die Schleimschicht schützt die Magenschleimhaut und bietet dem Bakterium daher möglicherweise auch einen gewissen Schutz.
Die Wissenschaftler fanden heraus, dass diese Taktik sicherlich eine Rolle spielt, entdeckten aber auch einen anderen Weg, auf dem sich die Bakterien selbst schützen.
Zur Untersuchung infizierten die Forscher Mäuse mit zwei Stämmen von H. pylori;; Einer wurde genetisch verändert, um fluoreszierendes grünes Licht zu emittieren, der andere erzeugte fluoreszierendes rotes Licht. Sie verwendeten auch eine Technik namens CLARITY, die es den Wissenschaftlern ermöglichte, sich durch intaktes Gewebe zu „bewegen“ und ein 3D-Bild davon zu entwickeln, wo sich die Bakterien im Magen der Mäuse niedergelassen hatten.
Frühere Untersuchungen derselben Gruppe haben dies gezeigt H. pylori verstecken sich in Magendrüsen, die winzige Gruben in der Magenwand sind.
Wenn ein besonders robustes Bakterium es in eine dieser Gruben schafft und sich vermehrt, ist es unglaublich schwierig, sie zu entfernen. Die Wissenschaftler konnten nicht genau identifizieren, warum sie sich so festsetzen sollten, aber sie glauben, dass dies daran liegen könnte, dass jede Drüse nur einen Eingang hat, dessen Durchmesser nur etwa viermal breiter ist als H. pylori.
Kartierung der Ausbreitung
Die neue Forschung untersuchte die Art und Weise, wie H. pylori breitet sich aus, sobald es in einem Tier angekommen ist. Die Wissenschaftler erwarteten, dass sich die beiden Bakterienstämme (die bis auf ihre Färbung identisch waren) vermischen und zu einer gemischten Population beider Farben werden.
Sie fanden jedoch heraus, dass ein Bakterium - entweder rot oder grün -, sobald es sich in einer Magendrüse niedergelassen hatte, die Eintrittsfähigkeit anderer Bakterien verringerte. Obwohl diese Bakterien alle derselbe Stamm derselben Art waren, stellten die Forscher fest, dass sie ihre eigene Art übertreffen würden.
Sobald ein rotes oder grünes Bakterium eine Drüse besiedelt und repliziert hatte, würden sie Positionen in benachbarten Drüsen übernehmen; Dadurch entstand ein Patchwork-Muster aus Rot und Grün auf der Magenschleimhaut der Maus.
Es ist immer noch nicht klar, wie jedes Bakterium eine Grube übernimmt und sie für sich beansprucht. In einem ihrer Experimente verwendeten die Wissenschaftler jedoch Bakterien, die so konstruiert waren, dass ihnen die chemische sensorische Maschinerie fehlt, mit der sie navigieren. Diese Bakterien konnten keine exklusiven Kolonien nur für Rot oder Grün aufbauen.
In der jüngeren Vergangenheit wurden Probiotika verwendet, um sogenannte schlechte Bakterien loszuwerden. Aber wie Dr. Amieva erklärt: "Es reicht nicht aus, einen guten probiotischen Stamm zu finden, der in dem Organ überleben kann, in dem es leben soll. Sie müssen Platz dafür schaffen."
Zum Beispiel schlägt Dr. Amieva einen Ansatz vor: Versuchen Sie, die Bakterien aus ihren Verstecken zu locken, und ersetzen Sie sie dann durch ein weniger virulentes Bakterium.
Diese Studie liefert ein klareres Bild davon, wie H. pylori siedle dich in unseren Mägen an. Hoffentlich können uns diese Informationen in Zukunft helfen, einen Weg zu finden, sie zu entfernen.
