Osservata dinamica delle tossine batteriche in embrioni di drosophila

Attraverso un nuovo approccio, ricercatori del Regno Unito hanno mostrato come i mutanti genetici della comune mosca della frutta possono essere impiegati per visualizzare – passo per passo – il ruolo delle tossine batteriche nelle infezioni. I risultati delle loro osservazioni in tempo reale delle infezioni batteriche negli embrioni di Drosophila sono pubblicati nella rivista PLoS (Public Library of Science) Pathogens.

Per molti anni gli scienziati hanno usato la mosca della frutta – Drosophila – per sviluppare modelli genetici sui quali studiare le infezioni microbiche. Anche se questi modelli hanno gettato luce su alcuni aspetti delle infezioni, ci sono però limitazioni poste dal fatto che il risultato viene misurato attraverso la morte (o la sopravvivenza nel tempo) e i cambiamenti devono essere osservati a determinati intervalli per tutta la durata dell’infezione, compiendo test su mosche morte in piastre di Petri. Gli autori spiegano che questo rende difficile l’osservazione delle interazioni tra i diversi stadi dell’infezione o la distinzione degli stati iniziali critici della stessa.

“Le cellule spesso alterano il loro comportamento quando vengono allontanate dal loro habitat naturale e esaminate in piastre di Petri,” ha detto Will Wood dell’Università di Bath nel regno Unito. “Nell’organismo, le cellule immunitarie come gli emociti (o macrofagi [leucociti] nei vertebrati) sono esposte a una serie di segnali provenienti da diverse fonti. Le cellule captano questi segnali e vi reagiscono di conseguenza,” ha aggiunto. I segnali si perdono se le cellule sono allontanate da questo ambiente complesso e coltivate in capsule di Petri, perciò risulta veramente importante studiare l’intero organismo per capire in pieno in che modo i batteri interagiscono con il loro ospite.”

Il team ha iniettato batteri con etichettatura fluorescente negli embrioni della Drosophila e usato la microscopia confocale di tempo-intervallo per studiare le interazioni iniziali tra i fagociti (leucociti) degli insetti e i batteri invadenti. I batteri “invasori” impiegati erano una versione modificata dell’Escherichia coli (E. coli), che esprime una tossina batterica chiamata MCF (“Makes Caterpillars Floppy”) nonché la tossina purificata stessa. Sono anche riusciti a etichettare proteine batteriche individuali e a seguire il loro spostamento durante l’infezione. I risultati sono stati alquanto sorprendenti.

“Contrariamente a quanto di solito ritenuto, [gli ematociti embrionali di Drosophila] riconoscono e ingeriscono gli Escherichia coli iniettati,” si legge nello studio. “Si tratta di un processo dinamico – in cui i batteri vengono riconosciuti dai fagociti e aderiscono ad essi – che può essere osservato in tempo reale attraverso la microscopia confocale di tempo-intervallo. Al contrario, quando vengono introdotte le cellule del patogeno degli insetti Photorhabdus, gli ematociti si immobilizzano e sono incapaci di inglobare i batteri invasori.”

“Il fatto di essere riusciti a filmare la battaglia microscopica tra le singole cellule batteriche e le cellule immunitarie in un animale completo e in tempo reale è straordinario,” ha commentato il dott. Nick Waterfield dell’Università di Bath. “Questo ci permetterà di capire in fondo la natura della dinamica del processo di infezione.”

Richard ffrench-Constant, professore di storia naturale molecolare all’Università di Exeter, ha aggiunto: “Per la prima volta ciò permette di effettivamente esaminare l’infezione in tempo reale e in un animale vero: un progresso eccezionale!”

“Infine, per avere un impatto sulla salute umana e animale, i risultati ottenuti attraverso gli studi in vitro dovranno essere verificati in un organismo completo,” conclude lo studio. “L’attuale relazione fornisce un modello perfetto per iniziare a colmare queste lacune e dovrebbe condurre a una migliore comprensione delle interazioni tra ospite e patogeno nell’ambito complesso di un organismo multicellulare.”

Gli scienziati sperano di usare il loro sistema in studi futuri per esaminare i patogeni umani come la Listeria e il Trypanosoma. L’osservazione dell’interazione di questi batteri con il sistema immunitario fornirà elementi preziosi per riuscire a capire meglio come essi causano le infezioni, il che potrà condurre alla scoperta di migliori trattamenti antibatterici.

Per maggiori informazioni, visitare:

Università di Bath:
http://www.bath.ac.uk

PLoS Pathogens:
http://www.plospathogens.org