I batteri e il quorum sensing

Ricercatori europei dell’Università di Linköping in Svezia stanno dimostrando come i batteri controllano i processi nelle cellule umane attraverso un processo chiamato quorum sensing. Questo fenomeno avviene quando i batteri parlano tra di loro tramite le molecole che essi stessi producono ed è un processo importante durante la loro proliferazione. Lo studio, i cui risultati sono stati pubblicati sulla rivista PLOS Pathogens, è stato possibile grazie a borse di studio della Fondazione europea della scienza, il progetto TraPPs Euromembrane, il Consiglio svedese per la ricerca, la Fondazione King Gustaf V 80-Year e la Facoltà di scienze della salute, Università di Linköping.

Secondo lo studio: “Il patogeno umano Pseudomonas aeruginosa e altri batteri comunicano tra di loro usando il quorum sensing. Questo è importante per la loro crescita, la loro virulenza, la loro mobilità e la formazione di biofilm. Inoltre, le cellule eucariotiche “ascoltano e rispondono” alle segnalazioni di QS, ma i meccanismi esatti e i recettori sulle cellule dei mammiferi non sono stati identificati”.

Se il corpo è danneggiato e si produce una ferita, viene emessa una chiamata e un numero crescente di batteri si riunisce nel luogo dell’attacco. Quando i batteri accorsi raggiungono un numero sufficiente, cominciano ad agire come organismi multicellulari. Possono formare biofilm, che sono strutture dense che hanno la capacità di resistere sia agli antibiotici che al sistema di difesa immunitario del corpo. Contemporaneamente, diventano più aggressivi e aumentano la mobilità. Tutti questi cambiamenti si producono quando le molecole di comunicazione – acidi grassi corti designati con la sigla AHL – si attaccano ai ricettori dentro le cellule batteriche, di conseguenza, vari geni vengono attivati e disattivati.

Le AHL possono muoversi liberamente attraverso la membrana cellulare, non solo nelle cellule batteriche ma anche nelle nostre cellule, che possono essere influenzate e cambiare le proprie funzioni. In basse concentrazioni, i globuli bianchi, per esempio, possono essere più flessibili ed efficaci, ma in alte concentrazioni avviene il contrario, che indebolisce le nostre difese immunitarie e apre la porta a infezioni e infiammazioni progressive.

Il team dell’Università di Linköping è il primo gruppo di ricerca al mondo a mostrare come le AHL possono influenzare le loro cellule ospiti. I ricercatori spiegano che questo studio si basa su ricerca svolta in precedenza: “In precedenza abbiamo mostrato che i lattoni dell’N-acilomoserina (AHL) alterano le funzioni della barriera epiteliale e aumentano le chemotassine nei neutrofili umani.”

Adesso usando metodi biochimici, i ricercatori hanno identificato una proteina, chiamata IQGAP, che hanno identificato come il ricettore del messaggio dei batteri e in un certo modo un doppio agente. Elena Vikström, ricercatrice di microbiologia medica e autore principale dello studio, spiega: “La proteina può ascoltare la comunicazione dei batteri e cambiare le funzioni delle cellule ospite”.

I ricercatori hanno fatto studi in laboratorio sulle cellule epiteliali umane dell’intestino, che sono state mischiate a AHL dello stesso tipo di quelle prodotte dalla Pseudomonas aeruginosa, un batterio che causa malattie in posti come polmoni, intestino e occhi. Con l’aiuto della spettrometria di massa, sono stati in grado di vedere quali proteine si legano alle AHL.

“Abbiamo la prova che il contatto fisico tra i batteri e le cellule epiteliali non è sempre necessario, l’influenza può avvenire anche a distanza”, dice la dott.ssa Vikström.

La scoperta del team può permettere nuove strategie di cura quando gli antibiotici non funzionano. Una possibilità è creare molecole che si leghino al ricettore e blocchino il percorso del segnale ai batteri, un po’ come mettere un bastoncino nella serratura in modo che la chiave non possa entrare. È una strategia che potrebbe funzionare con la fibrosi cistica, per esempio, una malattia nella quale muco appiccicoso fatto di biofilm batterico e grandi quantità di globuli bianchi si forma nelle vie respiratorie.

Per maggiori informazioni, visitare:

Università di Linköping:
http://www.liu.se/

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