• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Naukowcy oglądają w czasie rzeczywistym atak bakterii na zarodki muszki owocowej

    30.07.2009. 15:11
    opublikowane przez: Maksymilian Gajda

    Naukowcy z Wlk. Brytanii wykorzystali nowatorską metodologię, aby pokazać, w jaki sposób można wykorzystać genetyczne mutanty pospolitej muszki owocowej do wizualizacji, krok po kroku, roli toksyn bakteryjnych w infekcji. Wyniki obserwacji w czasie rzeczywistym infekcji bakteryjnej zarodków Drosophila opublikowano w czasopiśmie PLoS (Public Library of Science) Pathogens.

    Naukowcy od wielu lat wykorzystywali muszkę owocową, Drosophila, do opracowywania modeli genetycznych, aby poznać mechanizmy infekcji bakteryjnych. Modele te rzuciły światło na niektóre aspekty infekcji, niemniej ogranicza je fakt, że wyniki muszą być oceniane na podstawie śmierci (lub przetrwania w czasie), a zmiany muszą być obserwowane w wyznaczonych okresach podczas infekcji na podstawie testów na martwych muszkach umieszczonych na płytkach Petriego. To znacznie utrudnia obserwację interakcji między poszczególnymi etapami infekcji czy dokładną analizę kluczowych, wczesnych jej etapów - wyjaśniają autorzy.

    "Komórki często zachowują się odmienne po przeniesieniu ich z naturalnego środowiska do hodowli na płytkach Petriego" - mówi dr Will Wood z Uniwersytetu w Bath, Wlk. Brytania. "W organizmie komórki nadzoru immunologicznego, takie jak krwinki (czy makrofagi [z białymi krwinkami] u kręgowców) otrzymują całe mnóstwo sygnałów z różnych źródeł. Komórki odbierają te sygnały i reagują na nie" - dodaje. "Po przeniesieniu komórek z tego złożonego środowiska do hodowli na płytkach Petriego sygnały te zanikają. Dlatego tak ważne jest badanie całych organizmów, aby w pełni zrozumieć sposób interakcji bakterii z ich żywicielem."

    Zespół wstrzyknął oznakowane fluorescencyjnie bakterie do zarodków Drosophila i wykorzystał poklatkową mikroskopię konfokalną do badania pierwszych interakcji między fagocytami owada (białymi krwinkami) a atakującymi bakteriami. Wykorzystani "najeźdźcy" to zmodyfikowana wersja Escherichia coli (E. coli) z ekspresją toksyny bakteryjnej o nazwie Mcf (ang. Makes Caterpillars Floppy) oraz oczyszczonej toksyny. Naukowcy byli również w stanie oznakować poszczególne białka bakterii i śledzić ich ruchy w czasie infekcji. Wyniki były nieco zaskakujące.

    "Wbrew powszechnemu przekonaniu, [krwinki zarodkowe Drosophila] zarówno rozpoznają, jak i wchłaniają wstrzyknięte Escherichia coli" - czytamy w artykule. "To dynamiczny proces, w którym bakterie są rozpoznawane przez fagocyty i przyłączają się do nich w procesie, którego dramaturgię można obserwować w czasie rzeczywistym za pomocą poklatkowej mikroskopii konfokalnej. Z kolei po wprowadzeniu komórek patogenu owada Photorhabdus, krwinki zastygły w bezruchu i nie były w stanie wchłonąć atakujących bakterii."

    "Zdumiewająca jest możliwość sfilmowania w czasie rzeczywistym mikroskopijnej bitwy między poszczególnymi komórkami bakterii a komórkami immunologicznymi całego organizmu" - komentuje dr Nick Waterfield z Uniwersytetu w Bath. "Ostatecznie pozwoli nam to należycie zrozumieć dynamikę procesu infekcji."

    Richard ffrench-Constant, profesor przyrodoznawstwa molekularnego na Uniwersytecie Exeter, dodaje: "Po raz pierwszy mamy możliwość tak naprawdę oglądać infekcję w czasie rzeczywistym w żywym organizmie - to wielki krok naprzód!"

    "Ostatecznie, abyśmy mogli wpływać na zdrowie ludzi i zwierząt, wyniki uzyskane w badaniach in vitro muszą zostać zweryfikowane w całym organizmie" - czytamy w podsumowaniu. "Prezentowana tutaj próba pokazuje doskonały model do wykorzystania w wypełnianiu istniejących luk i powinna doprowadzić do pogłębienia wiedzy na temat interakcji żywiciel-patogen w złożonej scenerii organizmu wielokomórkowego."

    Naukowcy mają nadzieję na wykorzystane swojego systemu w przyszłych badaniach patogenów człowieka takich jak listerie czy świdrowce. Obserwacje interakcji tych bakterii z układem immunologicznym dostarczą wartościowych informacji na temat sposobu wywoływania przez nie infekcji, co przyczyni się do udoskonalenia metod leczenia antybakteryjnego.

    Źródło: CORDIS

    Więcej informacji:

    Uniwersytet w Bath:
    http://www.bath.ac.uk

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

    Źródło danych: Uniwersytet w Bath; PLoS Pathogens
    Referencje dokumentu: Vlisidou I., et al. (2009) Drosophila embryos as model systems for monitoring bacterial infection in real time. PLoS Pathogens 5(7):e1000518. DOI:10.1371/journal.ppat.1000518.

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Zgorzel gazowa – zakażenie wywołane w większości przez bakterię Clostridium perfringens jak również Clostridium novyi, Clostridium septicum, Clostridium heamoliticum, Clostridium sordelli, która rośnie i rozwija się bardzo szybko w środowisku ubogim w tlen. Zwykle infekcji tej towarzyszą inne bakterie. Szczególnie podatne na zakażenie są tkanki o ubogim ukrwieniu. Bakteria atakuje i niszczy komórki organizmu w obszarze infekcji, która szerzy się błyskawicznie. W procesie tym bakterie uwalniają do tkanek gaz, który jest wyczuwalny palpacyjnie i widoczny w badaniu RTG. Ponadto bakterie uwalniają toksyny (włącznie z toksyną alfa), które uszkadzają narządy takie jak serce i nerki prowadząc do śmierci. W leczeniu oprócz antybiotykoterapii i opracowania chirurgicznego stosuje się hiperbarię tlenową. Public Library of Science (PLoS) – projekt non-profit rozwijania zbioru czasopism naukowych i innej literatury naukowej, dostępnego na licencjach wolnej dokumentacji. W 2006 r. w ramach tego projektu publikowane były następujące czasopisma: PLoS Biology, PLoS Medicine, PLoS Computational Biology, PLoS Genetics, PLoS Pathogens i PLoS Clinical Trials. Metagenomika - bezpośrednie klonowanie, sekwencjonowanie i funkcjonalna analiza materiału ekologicznego izolowanego z różnych nisz ekologicznych.
    W jej skład wchodzi pięć etapów:
    1. Izolacja DNA. Próbka jest pobierana z naturalnego środowiska flory bakteryjnej, zawiera różne typy mikroorganizmów. Komórki bakterii mogą być otwierane za pomocą metod chemicznych, na przykład silnie zasadowe warunki, lub za pomocą metod fizycznych, np. sonifikacja.
    2. Cięcie na mniejsze fragmenty przy pomocy enzymów restrykcyjnych i wklonowanie w wektory.
    3. Wprowadzenie wektorów z insertem z DNA do modelowego organizmu, najczęściej jest to E. coli.
    4. Hodowla komórek na selektywnych mediach. Każda komórka jest początkiem dla kolonii komórek powstałych wskutek podziałów tej pierwszej.
    5. Analiza DNA z metagenomowych bibliotek.

    PLOS Pathogens (do 2012 r. PLoS Pathogens) – recenzowane czasopismo naukowe, publikujące na zasadach wolnej licencji prace naukowe z dziedziny mikrobiologii, w szczególności mikrobiologii patogenów. Czasopismo publikuje prace dotyczące m.in. odporności, zwalczaniu patogenów, nowych patogenów, ewolucji, genomiki i regulacji genów oraz biologii komórki związanych z patogenami, organizmom modelowym w badaniu patogenów, a także patogenezy, prionów, proteomiki i przekazywaniu sygnałów, tworzeniu szczepionek, biologii strukturalnej i czynników wirulentnych oraz interakcji patogen-gospodarz. Główna siedziba redakcji czasopisma mieści się w Stanach Zjednoczonych, a czasopismo publikowane jest w języku angielskim. Bakteriofag, fag – wirus atakujący bakterie. Przeważnie dany bakteriofag zdolny jest do infekcji tylko jednego gatunku (a czasem tylko szczepu) bakterii. Mogą przybierać kształty złożone (buławkowate), pałeczkowate lub wielościenne.

    Terapia fagowa (fagoterapia) – metoda leczenia infekcji bakteryjnych, prowadzona w oparciu o specyficzne wirusy atakujące wyłącznie komórki bakteryjne. University of Bath – uczelnia wyższa znajdująca się w miejscowości Bath w południowo-zachodniej Anglii. Uniwersytet cieszy się dobrą reputacją zarówno w nauczaniu jak i w badaniach, będąc pośród elity w krajowych tabelach ligowych. Bath jest w rankingu na 3 miejscu za Cambridge i Oxford. Bath zdobył również tytuł uniwersytetu 2011/12.

    Rhizobium - grupa bakterii współżyjących z roślinami motylkowymi. Powodują one powstanie brodawek na korzeniach tych roślin. Do komórek korzenia bakterie dostają się przez specjalną strukturę - nić infekcyjną. Po infekcji dzielą się intensywnie, pobudzając komórki gospodarza do szybkiego wzrostu, który prowadzi do powstania brodawek. Różowe zabarwienie brodawek świadczy o procesie wiązania azotu. Największa intensywność wiązania występuje przed kwitnieniem. Bakteria wiążąca N2 przetwarza go w NH3 lub aminokwas glutaminę i w tej postaci przekazuje komórkom roślinnym. Roślina dostarcza bakterii związki węgla i zapewnia warunki rozwoju. Część zasymilowanego przez bakterie azotu zasila glebę, i z tej przyczyny rośliny motylkowate są ważnym elementem w płodozmianie, uprawia się także jako zielony nawóz. Hemoplazmy - atypowe bakterie o powinowactwie do krwinek czerwonych. Te bakterie infekują erytrocyty, przyłączając się do powierzchni czerwonych krwinek. Początkowo termin "hemoplazma" odnosił się do hematotropowych mykoplazm. Znaczenie terminu jest szersze i obejmuje również alfaproteobakterie, które zachowują się podobnie jak mykoplazmy w organizmie ssaków. Powodują one niedokrwistość i małopłytkowość immunologiczną u zwierząt (np. kotów czy owiec). Opisano również pojedyncze przypadki zakażeń ludzi /pojedyncze opisy mogą wynikać z braku wiedzy na temat zakażeń hemoplazmami i ograniczeń diagnostycznych/. Wiele członków rodziny Anaplasmataceae przystosowały się do pasożytowania w stawonogach, niektóre są przekazywane przez ugryzienia kleszcza i mogą być przyczyną infekcji u ludzi np. z AIDS lub na leczeniu immunosupresyjnym. Bakterie te prowadzą życie wewnątrzkomórkowe, są Gram-ujemne.

    Pamięć immunologiczna – zjawisko polegające na "zapamiętywaniu" przebytych infekcji przez układ odpornościowy (wytworzenie odpowiednich dla tego rodzaju infekcji przeciwciał), co powoduje szybsze zwalczanie następnych infekcji. Zjawisko jest wykorzystywane w mechanizmie działania szczepionek (szczepionkę stanowi osłabiona lub martwa forma czynnika infekującego).

    Rotawirusy (łac. rota = koło) – grupa wirusów należących do rodziny reowirusów (Reoviridae), będącą najczęstszą przyczyną biegunki wśród niemowląt i dzieci. Prawie każde dziecko na świecie w wieku 5 lat, przeszło co najmniej jedną infekcję spowodowaną przez rotawirusy. Ludzki organizm wytwarza odporność po każdej infekcji wywołanej tą grupą wirusów, dlatego zakażenia rotawirusowe są rzadkie u dorosłych. Wyróżnia się pięć głównych grup tego wirusa: A, B, C, D, oraz E z czego trzy (A, B i C) są zaraźliwe dla ludzi. Wirus z grupy A jest najbardziej powszechny i wywołuje 90% wszystkich infekcji rotawirusowych u ludzi.

    Zapalenie tkanek okołowierzchołkowych (łac. peridontitis) – proces patologiczny toczący się w tkankach okołowierzchołkowych zęba. Przyczyną zwykle jest namnożenie się bakterii chorobotwórczych znajdujących się w kanale korzeniowym zęba, w niektórych przypadkach do zapalenia tkanek okołowierzchołkowych może dojść bez udziału infekcji bakteryjnej np. na skutek przepchnięcia leków lub narzędzi stosowanych w leczeniu kanałowym – wówczas zapalenie tkanek okołowierzchołkowych ma charakter schorzenia jatrogennego.

    Dodano: 30.07.2009. 15:11  


    Najnowsze