A gombák és baktériumok ragadós külső rétege, az úgynevezett „extracelluláris mátrix” vagy ECM, zselés állagú, és védőrétegként, illetve héjként működik. Azonban az iScience folyóiratban megjelent, a Massachusettsi Amherst Egyetem és a Worcester Polytechnic Institute együttműködésében végzett friss tanulmány szerint egyes mikroorganizmusok ECM-je csak oxálsav vagy más egyszerű savak jelenlétében képez gélt. Mivel az ECM fontos szerepet játszik az antibiotikum-rezisztenciától kezdve az eltömődött csöveken át az orvostechnikai eszközök szennyeződéséig, a mikroorganizmusok ragadós gélrétegeik manipulálásának megértése széleskörű következményekkel jár a mindennapi életünkre nézve.

„Mindig is érdekeltek a mikrobiális ECM-ek” – mondta Barry Goodell, a Massachusetts Amherst Egyetem mikrobiológia professzora és a tanulmány vezető szerzője. „Az emberek gyakran úgy gondolnak az ECM-re, mint egy inert védő külső rétegre, amely védi a mikroorganizmusokat. De a tápanyagok és enzimek csatornájaként is szolgálhat a mikrobiális sejtekbe és onnan ki.”
A bevonat több funkciót is betölt: ragadósságának köszönhetően az egyes mikroorganizmusok összetapadhatnak, telepeket vagy „biofilmeket” alkotva, és ha elegendő mikroorganizmus teszi ezt, az eltömítheti a csöveket vagy szennyezheti az orvosi berendezéseket.
De a héjnak áteresztőnek is kell lennie: sok mikroorganizmus különféle enzimeket és más metabolitokat választ ki az ECM-en keresztül, a megenni vagy megfertőzni kívánt anyagba (például korhadt fába vagy gerinces szövetekbe), majd miután az enzimek befejezték a munkájukat, következik az emésztés feladata – a tápanyagok visszajuttatása az ECM-en keresztül.
Ez azt jelenti, hogy az ECM nem csupán egy inert védőréteg; sőt, ahogy Goodell és kollégái kimutatták, a mikroorganizmusok képesek szabályozni az ECM viszkozitását, és ezáltal annak permeabilitását is. Hogyan teszik ezt?
A gombákban a váladék oxálsavnak tűnik, egy gyakori szerves savnak, amely számos növényben természetesen előfordul, és ahogy Goodell és kollégái felfedezték, sok mikroorganizmus az általuk kiválasztott oxálsavat arra használja, hogy a szénhidrátok külső rétegeihez kötődjön, ragadós anyagot, zselés állagú ECM-et képezve.
De amikor a csapat közelebbről megvizsgálta a helyzetet, felfedezték, hogy az oxálsav nemcsak elősegíti az ECM termelődését, hanem „szabályozza” is azt: minél több oxálsavat adtak a mikrobák a szénhidrát-sav keverékhez, annál viszkózusabbá válik az ECM. Minél viszkózusabbá válik az ECM, annál jobban megakadályozza, hogy a nagy molekulák bejussanak a mikrobába vagy kijussanak belőle, míg a kisebb molekulák szabadon juthatnak be a mikrobába a környezetből, és fordítva.
Ez a felfedezés megkérdőjelezi a hagyományos tudományos ismereteket arról, hogy a gombák és baktériumok által kibocsátott különböző típusú vegyületek hogyan jutnak el ezekből a mikroorganizmusokból a környezetbe. Goodell és kollégái azt feltételezték, hogy bizonyos esetekben a mikroorganizmusoknak inkább nagyon kis molekulák szekréciójára kell támaszkodniuk, hogy megtámadják azt a mátrixot vagy szövetet, amelytől a mikroorganizmus túlélése vagy fertőzése függ. Ez azt jelenti, hogy a kis molekulák szekréciója is nagy szerepet játszhat a patogenezisben, ha a nagyobb enzimek nem tudnak átjutni a mikrobiális extracelluláris mátrixon.
„Úgy tűnik, van egy köztes megoldás” – mondta Goodell –, „ahol a mikroorganizmusok szabályozhatják a savasságot, hogy alkalmazkodjanak egy adott környezethez, megtartva néhány nagyobb molekulát, például enzimeket, miközben lehetővé teszik, hogy a kisebb molekulák könnyen áthaladjanak az ECM-en. Az ECM oxálsavval történő modulálása lehet a mikroorganizmusok számára az antimikrobiális szerekkel és antibiotikumokkal szembeni védekezés egyik módja, mivel ezek közül a gyógyszerek közül sok nagyon nagy molekulákból áll. Ez a testreszabási képesség lehet a kulcs az antimikrobiális terápia egyik fő akadályának leküzdéséhez, mivel az ECM manipulálása az áteresztőképesség növelése érdekében javíthatja az antibiotikumok és antimikrobiális szerek hatékonyságát.”

„Ha bizonyos mikrobákban szabályozni tudjuk az olyan apró savak bioszintézisét és szekrécióját, mint az oxalát, akkor azt is szabályozhatjuk, hogy mi kerül a mikrobákba, ami lehetővé teheti számunkra, hogy számos mikrobiális betegséget jobban kezeljünk” – mondta Goodell.
2022 decemberében Yasu Morita mikrobiológus támogatást kapott a Nemzeti Egészségügyi Intézetektől (NIH), hogy támogassa a tuberkulózis új, hatékonyabb kezeléseinek kifejlesztésére irányuló kutatásokat.

Ha további információra van szüksége, kérjük, küldjön nekem egy e-mailt.
Email:
info@pulisichem.cn
Tel.:
+86-533-3149598