Sienten ja bakteerien tahmea ulkokerros, jota kutsutaan "solunulkoiseksi matriisiksi" eli ECM:ksi, on hyytelön koostumuksensa mukainen ja toimii suojakerroksena ja kuorena. Mutta iScience-lehdessä äskettäin julkaistun tutkimuksen mukaan, jonka tekivät Massachusettsin Amherstin yliopisto yhteistyössä Worcesterin polyteknisen instituutin kanssa, joidenkin mikro-organismien ECM muodostaa geelin vain oksaalihapon tai muiden yksinkertaisten happojen läsnä ollessa. Koska ECM:llä on tärkeä rooli kaikessa antibioottiresistenssistä tukkeutuneisiin putkiin ja lääkinnällisten laitteiden kontaminaatioon, sen ymmärtämisellä, miten mikro-organismit manipuloivat tahmeita geelikerroksiaan, on laaja-alaisia ​​vaikutuksia jokapäiväiseen elämäämme.

”Olen aina ollut kiinnostunut mikrobien solun ulkopuolisista kalvoista”, sanoo Barry Goodell, mikrobiologian professori Massachusettsin Amherstin yliopistosta ja artikkelin vanhempi kirjoittaja. ”Ihmiset ajattelevat usein solun ulkopuolista kalvoa inerttinä suojaavana ulkokerroksena, joka suojaa mikro-organismeja. Mutta se voi toimia myös ravinteiden ja entsyymien kanavana mikrobisolujen sisään ja ulos.”
Pinnoitteella on useita toimintoja: sen tahmeus tarkoittaa, että yksittäiset mikro-organismit voivat kasaantua yhteen muodostaen pesäkkeitä tai "biofilmejä", ja kun tarpeeksi mikro-organismeja tekee näin, se voi tukkia putkia tai saastuttaa lääketieteellisiä laitteita.
Mutta kuoren on oltava myös läpäisevä: monet mikro-organismit erittävät erilaisia ​​entsyymejä ja muita aineenvaihduntatuotteita solukalvon (ECM) kautta syötävään tai tartuttamaansa materiaaliin (kuten lahopuuhun tai selkärankaisten kudokseen), ja sitten, kun entsyymit ovat tehneet työnsä, siirtyy ruoansulatustehtävä – ravinteiden palauttaminen takaisin solukalvon kautta.
Tämä tarkoittaa, että ECM ei ole vain inertti suojakerros; Itse asiassa, kuten Goodell ja kollegat osoittivat, mikro-organismeilla näyttää olevan kyky kontrolloida ECM:nsä viskositeettia ja siten sen läpäisevyyttä. Miten ne tekevät sen?
Sienissä erite näyttää olevan oksaalihappoa, yleistä orgaanista happoa, jota esiintyy luonnostaan ​​monissa kasveissa, ja kuten Goodell ja hänen kollegansa havaitsivat, monet mikro-organismit näyttävät käyttävän erittämäänsä oksaalihappoa sitoutuakseen hiilihydraattien ulkokerroksiin muodostaen tahmean aineen, hyytelömäisen solukalvon.
Mutta kun tutkimusryhmä tutki asiaa tarkemmin, he havaitsivat, että oksaalihappo ei ainoastaan ​​auttanut ECM:n tuotannossa, vaan myös "sääteli" sitä: mitä enemmän oksaalihappoa mikrobit lisäsivät hiilihydraatti-happoseokseen, sitä viskoosemmaksi ECM muuttui. Mitä viskoosemmaksi ECM muuttuu, sitä enemmän se estää suuria molekyylejä pääsemästä mikrobiin tai poistumasta siitä, kun taas pienemmät molekyylit pysyvät vapaina pääsemään mikrobiin ympäristöstä ja päinvastoin.
Tämä löytö haastaa perinteisen tieteellisen ymmärryksen siitä, miten sienten ja bakteerien vapauttamat erityyppiset yhdisteet todellisuudessa pääsevät näistä mikro-organismeista ympäristöön. Goodell ja kollegat ehdottivat, että joissakin tapauksissa mikro-organismien on ehkä luotettava enemmän hyvin pienten molekyylien eritykseen hyökätäkseen matriisiin tai kudokseen, josta mikro-organismi on riippuvainen selviytyäkseen tai saadakseen tartunnan. Tämä tarkoittaa, että pienten molekyylien erityksellä voi myös olla suuri rooli patogeneesissä, jos suuremmat entsyymit eivät pääse mikrobien solunulkoisen matriisin läpi.
”Näyttää olevan olemassa kompromissi”, Goodell sanoi, ”jossa mikro-organismit voivat kontrolloida happamuutta sopeutuakseen tiettyyn ympäristöön ja pidättää joitakin suuremmista molekyyleistä, kuten entsyymeistä, samalla kun pienemmät molekyylit pääsevät helposti kulkemaan solukalvon (ECM) läpi. ECM:n modulointi oksaalihapolla voi olla mikro-organismeille tapa suojautua mikrobilääkkeiltä ja antibiooteilta, koska monet näistä lääkkeistä koostuvat erittäin suurista molekyyleistä. Juuri tämä räätälöintikyky voisi olla avain yhden mikrobilääkehoidon suurimmista esteistä voittamiseen, sillä ECM:n manipulointi sen läpäisevyyden parantamiseksi voisi parantaa antibioottien ja mikrobilääkkeiden tehokkuutta.”

"Jos pystymme hallitsemaan pienten happojen, kuten oksalaatin, biosynteesiä ja eritystä tietyissä mikrobeissa, voimme myös hallita sitä, mitä mikrobien sisään menee, mikä voisi auttaa meitä hoitamaan paremmin monia mikrobisairauksia", Goodell sanoi.
Joulukuussa 2022 mikrobiologi Yasu Morita sai apurahan Yhdysvaltain kansallisilta terveyslaitoksilta (NIH) tutkimuksen tukemiseksi, jonka tavoitteena on kehittää uusia, tehokkaampia tuberkuloosihoitoja.

Jos haluat lisätietoja, lähetä minulle sähköpostia.
Sähköposti:
info@pulisichem.cn
Puh:
+86-533-3149598