Ροή

Η βλέννα δεν είναι απλώς μια κολλώδης ουσία που καλύπτει το εσωτερικό του σώματος. Σύμφωνα με νέα μελέτη του MIT, περιέχει ισχυρά μόρια που μπορούν να εξουδετερώσουν μικρόβια και να αποτρέψουν λοιμώξεις. Οι ερευνητές εντόπισαν συγκεκριμένες βλέννες που αδρανοποιούν τη Salmonella και άλλα βακτήρια που προκαλούν διάρροια, ανοίγοντας τον δρόμο για νέες μεθόδους πρόληψης.

Βλέννες: φυσικά «όπλα» του οργανισμού

Οι βλέννες είναι πολυμερή σε σχήμα «βούρτσας μπουκαλιού», που αποτελούνται από πολύπλοκα σάκχαρα (γλυκάνες) δεμένα σε μια πεπτιδική ραχοκοκαλιά. Στην παρούσα μελέτη, οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι η MUC2, μια βλέννα που εντοπίζεται στο έντερο, «κλείνει» τα γονίδια που χρησιμοποιεί η Σαλμονέλα για να εισέλθει και να μολύνει τα κύτταρα του ξενιστή.

Η καθηγήτρια Katharina Ribbeck, επικεφαλής της έρευνας, εξηγεί: «Χρησιμοποιώντας και επαναδιαμορφώνοντας αυτό το μοτίβο του φυσικού ανοσοποιητικού συστήματος, ελπίζουμε να αναπτύξουμε στρατηγικές για την πρόληψη της διάρροιας πριν καν εκδηλωθεί. Πρόκειται για μια χαμηλού κόστους προσέγγιση σε μια παγκόσμια πρόκληση υγείας που κοστίζει δισεκατομμύρια ετησίως».

Ο μηχανισμός της Σαλμονέλας και η δράση της MUC2

Για να μολύνει τα κύτταρα, η Salmonella enterica ενεργοποιεί το λεγόμενο σύστημα έκκρισης τύπου 3 (T3SS). Μέσω αυτού σχηματίζει «βελονοειδή» συμπλέγματα που μεταφέρουν πρωτεΐνες απευθείας μέσα στα κύτταρα του ξενιστή. Όλα τα σχετικά γονίδια βρίσκονται σε μια περιοχή του DNA που ονομάζεται Salmonella pathogenicity island 1 (SPI-1).

Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η MUC2 μπλοκάρει την παραγωγή αυτών των πρωτεϊνών, καταστέλλοντας τον ρυθμιστικό παράγοντα HilD, ο οποίος ελέγχει την ενεργοποίηση των γονιδίων SPI-1. Χωρίς τον HilD, η Σαλμονέλα δεν μπορεί να επιτεθεί.

Με χρήση υπολογιστικών προσομοιώσεων, φάνηκε ότι συγκεκριμένα μονοσακχαρίδια των γλυκανών, όπως τα GlcNAc και GalNAc, συνδέονται με τον HilD. Ωστόσο, μόνο όταν βρίσκονται ενσωματωμένα στη δομή της μουκίνης καταφέρνουν να «σβήσουν» τη δράση του.

Περισσότερες βλέννες με προστατευτικό ρόλο

Η μελέτη αποκάλυψε ότι και η MUC5AC, που βρίσκεται στο στομάχι, έχει την ίδια ικανότητα να μπλοκάρει τον HilD. Επιπλέον, τόσο η MUC2 όσο και η MUC5AC μπορούν να απενεργοποιούν γονίδια λοιμογόνου δράσης και σε άλλα παθογόνα που χρησιμοποιούν τον HilD για ρύθμιση.

Η ερευνητική ομάδα του MIT έχει στο παρελθόν δείξει ότι οι βλέννες συμβάλλουν στην εξουδετέρωση και άλλων μικροοργανισμών, όπως η Vibrio cholerae (χολέρα), η Pseudomonas aeruginosa που μολύνει πνεύμονες και όργανα, καθώς και ο μύκητας Candida albicans.

Από τη φύση στην ιατρική: συνθετικές μουκίνες

Το επόμενο βήμα, σύμφωνα με την ομάδα, είναι η ανάπτυξη συνθετικών εκδόσεων αυτών των μορίων ώστε να ενισχυθούν οι φυσικές άμυνες του οργανισμού. Μελέτες σε ποντίκια έχουν δείξει ότι η Σαλμονέλα προσβάλλει κυρίως περιοχές του εντέρου με λεπτό ή ανύπαρκτο στρώμα βλέννας. Ο ερευνητής Kelsey Wheeler σχολιάζει: «Η Σαλμονέλα εκμεταλλεύεται περιοχές χωρίς βλέννα για να μολύνει. Μια πιθανή στρατηγική θα ήταν η ενίσχυση των φραγμών βλέννας, ώστε να προστατεύονται αυτά τα ευάλωτα σημεία».

Πιθανές εφαρμογές

• Διάλυση σε άλατα ενυδάτωσης: Τα συνθετικά μόρια θα μπορούσαν να προστεθούν σε διαλύματα που χρησιμοποιούνται κατά της αφυδάτωσης από διάρροια.

• Μασώμενα δισκία: Θα μπορούσαν να λαμβάνονται προληπτικά από ταξιδιώτες σε περιοχές με αυξημένο κίνδυνο γαστρεντερικών λοιμώξεων.

• Προληπτική προστασία στρατιωτών ή άλλων ομάδων υψηλού κινδύνου που εκτίθενται σε μολυσμένα τρόφιμα ή νερό.

Η ιδέα είναι να προσφερθεί ένα είδος «προφυλακτικού φραγμού» πριν την έκθεση στα παθογόνα, αξιοποιώντας τον τρόπο με τον οποίο το ίδιο το σώμα έχει εξελιχθεί να χρησιμοποιεί τη βλέννα ως πρώτη γραμμή άμυνας.

Παγκόσμια σημασία

Η διάρροια που οφείλεται σε τροφικές λοιμώξεις, όπως εκείνες από Σαλμονέλα, παραμένει τεράστιο πρόβλημα δημόσιας υγείας. Κοστίζει δισεκατομμύρια δολάρια ετησίως σε χαμένη παραγωγικότητα, ιατρικές δαπάνες και ανθρώπινη ταλαιπωρία. Η ανάπτυξη φθηνών, εύκολα διαθέσιμων θεραπειών που μιμούνται τη φυσική δράση των βλεννών θα μπορούσε να συμβάλει ουσιαστικά στη μείωση της επιβάρυνσης.

Η μελέτη του MIT δείχνει ότι η βλέννα δεν είναι απλώς μια παθητική ασπίδα, αλλά μια ενεργή και έξυπνη άμυνα απέναντι σε επικίνδυνα μικρόβια. Η ανακάλυψη ότι οι βλέννες MUC2 και MUC5AC απενεργοποιούν τα γονίδια λοιμογόνου δράσης της Σαλμονέλας προσφέρει μια νέα προοπτική: θεραπείες που αξιοποιούν ή μιμούνται τα φυσικά μας μόρια άμυνας.

Η μετάβαση από τη βασική βιολογία στην ιατρική πράξη μπορεί στο μέλλον να οδηγήσει σε καινοτόμα προληπτικά μέσα ενάντια στη διάρροια και σε άλλες τροφικές λοιμώξεις, βελτιώνοντας την υγεία εκατομμυρίων ανθρώπων σε όλο τον κόσμο.

Η διαδικασία με την οποία το σώμα μας διασπά και απομακρύνει το παλιό ή κατεστραμμένο οστικό ιστό φαίνεται να ελέγχεται σε μεγάλο βαθμό από το εσωτερικό μας βιολογικό ρολόι. Οι κιρκάδιοι ρυθμοί παίζουν σημαντικό ρόλο. Αυτό είναι το βασικό συμπέρασμα νέας μελέτης από το Πανεπιστήμιο του Surrey και το Πανεπιστήμιο του Sheffield, η οποία δημοσιεύθηκε πρόσφατα στο περιοδικό Scientific Reports.

Η μελέτη και τα δύο στάδια της ανανέωσης των οστών

Η ανανέωση των οστών είναι μια συνεχής διαδικασία που βασίζεται σε δύο στάδια:

• Απορρόφηση των οστών (bone resorption), όπου ο οργανισμός διασπά και απομακρύνει τον κατεστραμμένο ή γερασμένο ιστό.

• Δημιουργία νέου οστού (bone formation), η οποία αντικαθιστά το χαμένο υλικό με φρέσκο, υγιή ιστό.

Η ισορροπία αυτών των διαδικασιών είναι καθοριστική για την υγεία των οστών. Διαταραχές μπορεί να οδηγήσουν σε οστεοπόρωση ή άλλες παθήσεις που αυξάνουν τον κίνδυνο καταγμάτων.

Ο σχεδιασμός της έρευνας

Οι ερευνητές ανέλυσαν δείγματα αίματος από 22 νεαρούς ενήλικες σε διάστημα 26 ωρών. Τα δείγματα συλλέγονταν κάθε δύο ώρες σε αυστηρά ελεγχόμενες συνθήκες, ώστε να αξιολογηθεί με ακρίβεια η κιρκάδια ρυθμικότητα στους δείκτες ανανέωσης των οστών.

Δύο βασικοί βιοδείκτες εξετάστηκαν:

• sPINP (serum procollagen type I N-terminal propeptide), που σχετίζεται με τη δημιουργία οστού.

• sCTX (C-terminal telopeptide of type 1 collagen), που αποτελεί δείκτη απορρόφησης.

Η ανάλυση έδειξε ότι η δημιουργία νέου οστού δεν φαίνεται να επηρεάζεται από τον κιρκάδιο ρυθμό. Αντίθετα, η απορρόφηση οστού βρέθηκε να ακολουθεί στενά το εσωτερικό ρολόι του οργανισμού.

Τι σημαίνουν τα αποτελέσματα

Η ανακάλυψη ότι η αποδόμηση των οστών συνδέεται με τον κιρκάδιο ρυθμό ανοίγει νέους δρόμους στην κατανόηση της οστικής υγείας. Η έρευνα υποδεικνύει ότι ο χρόνος της ημέρας ενδέχεται να επηρεάζει τον τρόπο με τον οποίο τα οστά απομακρύνουν παλαιό ιστό, κάτι που μπορεί να έχει πρακτικές επιπτώσεις στην πρόληψη και αντιμετώπιση παθήσεων όπως η οστεοπόρωση.

Η κύρια συγγραφέας της μελέτης, Δρ. Andrea Darling, ερευνήτρια στη Διατροφολογία στο Πανεπιστήμιο του Surrey, σημείωσε: «Η μελέτη μας κατέδειξε έναν σαφή δεσμό ανάμεσα στους κιρκάδιους ρυθμούς και την απορρόφηση των οστών, μια διαδικασία-κλειδί για τη διατήρηση της ακεραιότητάς τους. Καθώς επικεντρωθήκαμε σε υγιείς νεότερους ανθρώπους, έχει μεγάλο ενδιαφέρον να δούμε αν σε μεγαλύτερες ηλικίες ή σε άτομα με οστεοπόρωση παρατηρείται διαταραχή αυτών των ρυθμών».

Η σημασία της διεπιστημονικής συνεργασίας

Η καθηγήτρια Debra Skene, ειδική στη Χρονοβιολογία και ανώτερη συγγραφέας της μελέτης, υπογράμμισε: «Η συνεργασία ανάμεσα σε ερευνητές της χρονοβιολογίας, της διατροφής και του μεταβολισμού των οστών μας οδήγησε σε αυτά τα σημαντικά νέα ευρήματα. Χρειάζεται περισσότερη έρευνα για να κατανοήσουμε πώς η διαταραχή των κιρκάδιων ρυθμών, όπως συμβαίνει συχνά στους εργαζόμενους σε βάρδιες, μπορεί να επηρεάζει την οστική πυκνότητα και την εμφάνιση οστεοπόρωσης».

Από την πλευρά του, ο καθηγητής Richard Eastell, ειδικός στον μεταβολισμό των οστών στο Πανεπιστήμιο του Sheffield, πρόσθεσε ότι η μελέτη αποδεικνύει πως ο ρυθμός απορρόφησης δεν είναι απλώς ημερήσιος (diurnal), αλλά καθαρά κιρκάδιος, δηλαδή ελεγχόμενος από τον εσωτερικό βιολογικό μηχανισμό του ανθρώπου.

Πιθανές επιπτώσεις για την οστεοπόρωση

Η μελέτη εγείρει ερωτήματα σχετικά με τον ρόλο του ύπνου και της νυχτερινής εργασίας στην οστική υγεία. Ο Craig Jones, διευθύνων σύμβουλος της Royal Osteoporosis Society, ανέφερε: «Η έρευνα αυτή ρίχνει νέο φως στη θεμελιώδη βιολογία της ανανέωσης των οστών. Δείχνοντας ότι η απορρόφηση συνδέεται με τους κιρκάδιους ρυθμούς, ανοίγονται σημαντικά ερωτήματα για το αν η διαταραχή του ύπνου και η εργασία σε βάρδιες αυξάνουν τον κίνδυνο οστεοπόρωσης». Η σύνδεση αυτή μπορεί να οδηγήσει στο μέλλον σε πιο στοχευμένες παρεμβάσεις πρόληψης και θεραπείας, λαμβάνοντας υπόψη τον βιολογικό ρυθμό κάθε ατόμου.

Η νέα μελέτη ενισχύει την άποψη ότι το εσωτερικό μας βιολογικό ρολόι επηρεάζει όχι μόνο τον ύπνο, την ενέργεια και τον μεταβολισμό, αλλά και τον τρόπο με τον οποίο τα οστά μας ανανεώνονται. Ενώ η δημιουργία νέου οστού φαίνεται ανεξάρτητη από τον κιρκάδιο ρυθμό, η απορρόφηση του παλιού ιστού παρουσιάζει στενή σύνδεση με αυτόν. Αν τα ευρήματα αυτά επιβεβαιωθούν σε μεγαλύτερους πληθυσμούς και σε άτομα με οστεοπόρωση, θα μπορούσαν να αλλάξουν τον τρόπο που προσεγγίζουμε την πρόληψη και θεραπεία της νόσου, με έμφαση όχι μόνο στη διατροφή και την άσκηση, αλλά και στη σημασία του σταθερού και υγιούς κιρκάδιου ρυθμού.