Shigella atakuje

Podczas krwawej biegunki shigellowej z tych komórek, które wciągnęły bakterię, nie zostaje nic, jak z Troi. Winne są temu nibynóżki enterocytów.

Nie będzie o EHEC (Escherichia coli), bo już wszystko napisano, choć nie zawsze prawdziwie (we francuskim radiu publicznym to był nawet w pewnym momencie „wirus EHEC”; nie wiem, jak w Polsce – nie śledzę na bieżąco, bo mieszkam za granicą). Będzie o dawcy owej „szigatoksyny”, co to w czerwcu tak znienacka i zdradliwie zaatakowała w kiełkach, które jak wiadomo są zdrową żywnością. Shigella bowiem, nawet niezależnie od przedwakacyjnego sezonu ogórkowego, wysforowała się na „bakterię miesiąca”, a może nawet sezonu.

Tymczasem każdego roku z po­­wodu biegunki shigellowej umiera około miliona osób. Zakażonych jest ponad 100 razy więcej. Wciąż nie ma szczepionki, choć to priorytet WHO już od ponad 15 lat. Jednak dopiero ostatnimi laty shigellę zaczęto rozkładać na molekularne czynniki pierwsze. Żeby poznać, jak Shigella na czynniki pierwsze rozkłada człowieka, wystarczy wprowadzić sobie do przewodu pokarmowego od 10 do 100 komórek tego enteropatogenu.

Niewykorzystana moc bakterii
Maleńkie bakterie mają w sobie wiele mocy. Moc „wykorzystana” zakwasza w fermentorach. Działanie mocy niszczycielskiej obserwujemy na szpitalnych łóżkach. Z kolei na laboratoryjnych stołach przejawia się moc „niewykorzystana”. Dzięki niej bakterie są w stanie manipulować komórkami wyposażonymi w jądra, a więc pomagają nam je badać – nawet czasami dokładnie.

I tak, gdyby nie Listeria, niewiele molekularnie wiedzielibyśmy o tzw. „klasycznej” fagocytozie. Bo to właśnie dzięki niej Listeria dokonuje inwazji. Shigella zaś pomaga poznawać cytoszkielet komórek. Ponieważ utraciwszy w toku ewolucji zdolność do samodzielnego poruszania się, nie ma innego wyjścia, jak tylko mobilizować aktynowe filamenty gospodarza i jakoś się przeciągać z jednego enterocytu do drugiego. Nie pomaga w tym jednak słynna „ogórkowa” shigatoksyna, ale efektory systemu sekrecji typu trzeciego (TTSS). To w tej maleńkiej molekularnej strzykaweczce, a raczej w kodującym ją 31 tys. pz fragmencie plazmidowego DNA, kryje się nie tyle toksyczność Shigelli, co jej zdolność do przestrojenia metabolizmu komórek ludzkiego jelita.

W tym aspekcie bakterie typu EHEC, czy spokrewniona z nią Shigella, istotnie przypominają wirusy (obawiam się jednak, że nie o to chodziło spikerce francuskiej rozgłośni) i ich wewnątrzkomórkową aktywność. Choć Shigella, w przeciwieństwie do wirusów, nie musi w tym celu wniknąć do enterocytu – a nawet nie potrafi tego zrobić od strony apikalnej. Musi jednak mieć ową przekształconą ewolucyjnie witkę – TTSS – gotową do podania naszym komórkom około 20 różnych efektorów. W tym i tych, które jak IpaC pośredniczą w polimeryzacji aktyny gospodarza.

Co to jest NME-m?
Okazuje się jednak (dzięki badaniom francuskim opublikowanym w czerwcowym numerze „Cell Host&Microbe”), że molekularna strzykaweczka nie tylko podaje efektory do komórki, ale sama przyczepia się dwoma swymi białkami strukturalnymi (IpaB i IpaD) do supercienkich NME-mów. Do tej pory te białka były uważane za odpowiedzialne jedynie za rozpoznanie komórki gospodarza i zrobienie w jej błonie stosownej dziurki.

Cóż to jest NME-m? Z angielskiego to nanometr-thin micropodial extension, czyli taka „nibyrurka” wyrastająca z nibynóżki. Dotąd obserwowano je w różnych komórkach poruszających się pełzakowato (np. nowotworowych), ale dopiero naukowcom z Paryża udało się podejrzeć, jak to NME-my dosłownie wychwytują shigellę. Natychmiast po ustaleniu się kontaktu pomiędzy błoną komórki supercienkiej nibynóżki a czubkiem bakteryjnej mikrostrzykaweczki, nibynóżka zaczyna się kurczyć i wciągać bakterię do wnętrza. Zupełnie jak niemądrzy Trojanie wciągnęli do twierdzy własnymi siłami ciężkiego i wypełnionego wrogami konia (a propos, bakteria wygląda na szczycie mikronibynóżki jak wielka ryba złapana na bardzo cienką żyłkę). Inwazja shigelli ma zatem niespodziewany wymiar – sami jesteśmy sobie winni (no przynajmniej nasze nibynóżki są same sobie winne). Podczas krwawej biegunki shigellowej z tych enterocytów, które wciągnęły Shigellę, nie zostaje nic, jak z Troi.

Skurcze i rozkurcze
W ostatnim czasie w ogóle filopodia, czyli nibynóżki, robią w nauce karierę. Bo poza uczestniczeniem w migracji miałyby odpowiadać także za sondowanie środowiska, inicjację kontaktów międzykomórkowych i przekazywanie sygnałów bezpośrednio z komórki do komórki. Jak się im przyjrzeć pod mikroskopem konfokalnym, to wszystkie te role można by było w zasadzie wykoncypować na drodze zdrowego rozsądku, ale w nauce wszystko trzeba pokazać z dowodami.

NME-my kurczą się, bo ich filamenty aktynowe pracują; a pracują, bo specjalna kinaza ERK1/2 im każe; a każe im, bo wyczuwa ATP w środowisku. A wyczuwa – i to już wiedziano dawniej – bo on wycieka na zewnątrz komórek przez białka, zwane konneksynami, które tworzą międzykomórkowe połączenia typu gap-junktions. Co do roli map kinaz Erk1/2 w kontrolowaniu dynamiki filopodiów, to jest to niespodziewane novum i gdyby nie Shigella, to pewnie byśmy się nigdy o tym nie dowiedzieli… Inna rzecz, że te badania, o których wspominam, przeprowadzono w komórkach HeLa i epitelialnych Caco (tylko te ostatnie mają wiele wspólnego z jelitem). Pierwsze nie mają ustalonej polarności (czyli są, jak z dowcipu, „niczym róża, co to ni ma przód, ni ma tył”). Drugie, na stacjonarnym etapie hodowli, wysuwają swoje supercienkie nibynóżki od tej strony enterocytów, z której Shigella nie jest w stanie zaatakować, czyli apikalnej. To jednak nieistotne eksperymentalne detale. Ważne, że nowy mechanizm wejścia bakterii do komórek gospodarza odkryto i opisano w piśmie prestiżowym, a nawet skomentowano uczenie, więc ducha nie gaśmy. W bakteriach, szczególnie shigelli, tkwi, jak już wspomniałam, wiele niewykorzystanej mocy.