Finora non era chiaro come il Vibrio cholerae , il batterio che provoca il colera, riuscisse a penetrare le difese dell’intestino per colonizzarlo e provocare l’infezione, che nei casi più gravi è caratterizzata da diarrea acuta e disidratazione, e provoca quasi 150.000 morti. annualmente. Ma un gruppo di ricercatori della Fondazione Leloir Institute (FIL) ha scoperto il modo in cui una proteina del microrganismo regola la produzione di tossine, permettendogli di passare inosservato e di esprimerle solo quando si trova in una zona più sicura per la sua sopravvivenza. Una scoperta che potrebbe portare a terapie che cercano di sfruttare questo meccanismo e, così, evitare la malattia.
“Durante qualsiasi infezione, si combatte una battaglia tra i batteri che cercano di colonizzarci e il nostro corpo, che lotta per combatterlo. I meccanismi di difesa dell’organismo umano e le strategie degli agenti patogeni per superarli sono molteplici, ma negli ultimi anni è emerso come particolarmente rilevante quello che coinvolge le cosiddette specie reattive dello zolfo (RSS): si tratta di alcuni composti dello zolfo che, pur essendo essenziali per qualsiasi organismo, sono tossici in alte concentrazioni”, il biologo Giuliano Antelo , uno degli autori dell’articolo pubblicato sul Journal of Biological Chemistry (JBC) e dottorando presso il FIL Physical Chemistry of Infectious Diseases Laboratory, diretto dal medico in Scienze Chimiche Daiana Capdevila.
Nelle prime fasi dell’infezione, quando l’agente patogeno è appena entrato nel tratto digestivo, si genera una risposta infiammatoria; In particolare, sono gli stessi batteri dell’intestino a rilasciare un eccesso di questi composti solforati. "Sarebbe letale per il microrganismo se non avesse modo di affrontarlo", ha sottolineato Antelo. E ha aggiunto: "In questo lavoro abbiamo scoperto che la proteina HlyU del Vibrio cholerae rileva specificamente gli RSS e quindi impedisce, crediamo, la sintesi delle tossine finché i batteri non lasciano l’area con un’elevata presenza di queste specie e si depositano nella parete, dove "Ha più ossigeno e possibilità di sopravvivenza".
Il dottore in Chimica Organica Cristian Pis Diez , borsista post-dottorato e primo autore dell’articolo, ha offerto maggiori dettagli sull’intricato processo biochimico: “La reazione di HlyU contro RSS sarà data, tra le altre cose, dal mezzo in cui si trova . i batteri: se è ricco di specie di zolfo, come accade nel lume dell’intestino tenue, la produzione della tossina viene attenuata, permettendole di sopravvivere e progredire con l’infezione. “Una volta che l’agente patogeno raggiunge la superficie dell’intestino, però, la minore presenza di zolfo porta ad una maggiore produzione della tossina”.
Questa capacità di regolare l’attivazione della proteina le conferisce un vantaggio adattivo, poiché impedisce che una tossina si esprima nel momento sbagliato della colonizzazione, quando risveglierebbe le difese naturali dell’organismo, ha aggiunto Pis Diez.
Negli ultimi cinque anni, il gruppo del Laboratorio di Chimica Fisica delle Malattie Infettive del FIL ha stabilito che i batteri hanno sensori per i composti dello zolfo, gli stessi che danno all’uovo il suo odore di marcio. “Oggi sappiamo che questi composti sono molto importanti in diversi processi biologici. In questo nuovo lavoro dimostriamo come influenzano la capacità del Vibrio cholerae di regolare le sue tossine finché non si depositano permanentemente nella parte dell’intestino dove non è così minacciato”, ha spiegato Capdevila.
Una malattia prevenibile
Il colera si contrae ingerendo acqua o cibo contaminati dai batteri. Ha un breve periodo di incubazione (che varia da 12 ore a cinque giorni) e mentre la maggior parte delle persone è asintomatica o presenta sintomi lievi o moderati, circa il 20% può sviluppare diarrea acuta con grave disidratazione ed essere a rischio di morte. Sebbene possa essere facilmente trattato con una soluzione di reidratazione, il colera rimane una minaccia globale a causa del suo impatto sulle popolazioni che non hanno accesso a un’assistenza sanitaria adeguata.
Secondo l’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS), dalla metà del 2021 il mondo sta affrontando “una forte ripresa della settima pandemia di colera, caratterizzata dal numero, dall’entità e dalla concomitanza di molteplici focolai, la diffusione in aree che” erano state libere di colera per decenni e aveva tassi di mortalità allarmanti”.
“Nello studio ci siamo concentrati sul Vibrio cholerae poiché è la causa di una malattia diffusa e spesso letale negli esseri umani, ma non è l’unico organismo a utilizzare il meccanismo per rilevare i composti dello zolfo. In realtà, questo lavoro si basava su precedenti ricerche del nostro laboratorio su altre proteine simili. In particolare, su quello di un batterio non patogeno chiamato Rhodobacter capsulatus”, ha detto Antelo, autore di un altro lavoro recentemente pubblicato su PNAS Nexus in una collaborazione di ricercatori giapponesi e americani. E ha aggiunto: “Penso che sia un buon esempio del perché la scienza non dovrebbe studiare solo argomenti la cui importanza è ovvia. Molte volte, i sistemi che non sono così conosciuti o rilevanti in termini di salute umana sono stimoli per comprendere meglio quelli che lo sono”.
In un’epoca in cui gli antibiotici come metodo tradizionale di trattamento contro i batteri non funzionano più, gli scienziati sottolineano la necessità di esplorare alternative che possano essere sviluppate a breve o medio termine per sostituirli o, nel migliore dei casi, integrarli.
"Comprendere i meccanismi attraverso i quali un batterio invade diverse parti del nostro corpo, in questo caso l’intestino, ci apre un quadro più ampio riguardo alla strategia da adottare per affrontarlo", ha affermato Pis Diez. E ha concluso: “Possiamo, ad esempio, sviluppare o riposizionare farmaci che inibiscono i meccanismi regolatori della produzione di tossine, che sono ciò che consente questa colonizzazione. Ciò lascerebbe i batteri più indifesi all’interno del nostro corpo, il che consentirebbe di trattarli più efficacemente con un antibiotico, o addirittura di essere sconfitti dal nostro sistema immunitario”.
