Evolučné zachovanie antimikrobiálnej siete

Ľudský imunitný systém je komplexná obranná sila tvorená množstvom rôznych typov buniek, ako sú T-bunky, B-bunky, makrofágy a monocyty. Jedna konkrétna bunka známa ako neutrofil je zodpovedná za zabezpečenie zabitia potenciálnych bakteriálnych patogénov skôr, ako majú šancu napadnúť. Sú v podstate prvou líniou obrany proti infekcii.

Neutrofily majú množstvo mechanizmov na boj s patogénmi, ale asi najzaujímavejší je extracelulárna pasca. Je to vlákno vyrobené z DNA a rozširuje sa z bunky do okolitého prostredia, aby zachytávalo baktérie. Čo robí tieto entity tak účinnými pri zabíjaní, je prítomnosť množstva antimikrobiálnych chemikálií prepletených v matrici. Akonáhle je baktéria zachytená v tejto sieti, čoskoro ju stretne osud.

Extracelulárna pasca je bezpochyby fascinujúcim mechanizmom na kontrolu ohrozujúcich mikrobiálnych populácií. Ale nie je to jedinečné pre ľudí. Minulý týždeň medzinárodný tím výskumníkov

odhalené extracelulárna pasca môže byť evolučne konzervovaný mechanizmus, ktorý sa datuje od počiatkov vyšších foriem života.

Skupina sa zamerala konkrétne na améby Dictyostelium discoideum. Druh predstavuje an evolučná križovatka pozemského života, pretože má schopnosť žiť individuálne, ako aj v trojrozmernej spoločnosti tvorenej bunkami a spórami. Organizmus sa tiež považuje za priameho predchodcu ľudských buniek, pretože má schopnosť vykonávať a rôznych ľudských bunkových funkcií, ako je fagocytóza, chemotaxia a jadrová odpoveď signalizácia.

D. discoideum má zaujímavý životný cyklus, v ktorom vytvára rôzne štruktúry, z ktorých každá je zložitejšia ako prvá. V časoch hladovania sa jednotlivé bunky zhlukujú do kopca. Postupom času sa táto kopa rozvinie do väčšieho, pohyblivého komplexu, známeho ako slimák. Slimák presúva komunitu do oblastí so zlepšenou výživou alebo, ak je to potrebné, na miesto na rozvoj spór. V druhom prípade sa bunky zoskupia a vytvoria stopku a nakoniec plodnicu, ktorá šíri spóry po okolí v nádeji, že sa nájde dostatok živín.

Z hľadiska prežitia v životnom prostredí je najkritickejšou fázou života slimák. Pri pohybe prichádza do kontaktu s rôznymi vonkajšími faktormi, z ktorých niektoré môžu ohrozujú jeho prežitie. Aby sa zaistila bezpečnosť komunity, niektoré bunky sa vyhadzujú a posielajú sa ako strážcovia v nádeji, že odstráni všetky hrozby z cesty. Podobne ako neutrofily, aj tieto Sentinelové bunky majú schopnosť nájsť bakteriálne patogény a zabiť ich dlho predtým, ako sa slimák priblíži.

Výskumníci v tejto najnovšej štúdii sa chceli zamerať na to, ako tieto Sentinelové bunky reagujú na patogény a analyzovať zabíjacie správanie. Za týmto účelom skupina najprv kultivovala améby s baktériami, aby im umožnila rásť. Nakoniec, keď jedlo zmizlo, améby začali vytvárať slimáka. Po vytvorení sa zozbieral a potom pretrepal, aby sa bunky oddelili. Sentinelové bunky sa potom zozbierali na skutočné experimentálne testy.

V tomto bode výskumníci zmiešali sentinelové bunky s patogénnymi baktériami a pozorovali, čo sa stalo na molekulárnej úrovni. Očakávali, že uvidia rôzne reakcie, čo sa im aj podarilo, ale to nebolo ich cieľom. Chceli zistiť, či tieto bunky vrhajú sieť rovnako ako neutrofily. Ukázalo sa, že áno a boli účinné, pretože hladiny baktérií klesli v niektorých prípadoch takmer o polovicu. Po preskúmaní pascí skupina nebola úplne prekvapená, keď zistila, že molekuly sú z hľadiska zloženia podobné molekulám DNA a antimikrobiálnym molekulám nájdeným v neutrofiloch. Samozrejme existovali rozdiely, ale v porovnaní s celkovou podobnosťou medzi ľuďmi a amébami boli malé.

Pre autorov výsledky predstavujú fascinujúce odhalenie evolučnej dôležitosti. Ukázali, že proces odlievania extracelulárnych sietí je konzervovaný proces. Okrem toho tieto informácie naznačujú, prečo existuje náš vlastný imunitný systém. Podobne ako slimák, aj my sme neustále zraniteľní voči environmentálnym útokom. Naše sentinely – neutrofily – nám poskytujú rovnakú ochranu počas celého života.

Tieto informácie nám tiež môžu pomôcť lepšie pochopiť imunitný systém vo všeobecnosti. Neutrofily a ich pasce nesúvisia len s obranou proti infekcii, ale podieľajú sa aj na autoimunitných poruchách, ako napr. trombóza a lupus. Použitím améob ako modelov môžeme byť schopní lepšie odhaliť neznáme mechanizmy zahŕňajúce tieto pasce, aby sme umožnili vývoj lepších terapií a liečebných postupov.