Sono mostrate fibre amiloidi costituite da un peptide derivato dalla proteina CsgA di E. coli. Credito:The Chapman Lab
Protesi dell'anca artificiale, le protesi al ginocchio e i cateteri sono suscettibili alle infezioni:i batteri che fluiscono attraverso il sistema sanguigno possono accumularsi su queste superfici estranee e accucciarsi per proliferare.
Ora, ricercatori dell'Università del Michigan, in collaborazione con The Scripps Research Institute, hanno scoperto che una proteina prodotta all'interno del corpo umano potrebbe combattere questo problema.
Quando i batteri si accumulano su una superficie, formano uno strato protettivo chiamato "biofilm". Questi biofilm sono tenuti insieme da un'impalcatura composta da una proteina chiamata "amiloide" prodotta dal batterio stesso. L'amiloide batterica è simile alla struttura che ringhia i neuroni nel cervello delle persone con malattia di Alzheimer, interrompere la capacità della persona di formare e ricordare i ricordi.
Nel caso di batteri su una protesi, i biofilm proteggono la colonia di batteri dal suo ambiente, anche dagli antibiotici che un medico potrebbe prescrivere per attaccare l'infezione. In un nuovo studio, i ricercatori hanno scoperto che una proteina prodotta dall'uomo chiamata transtiretina, o TTR, può sopprimere la formazione di amiloide e biofilm in E. coli, un ceppo batterico comune trovato negli esseri umani.
Il gruppo, che include Matthew Chapman, Professore di Molecolare U-M, biologia cellulare e dello sviluppo; Joel Buxbaum, professore di medicina molecolare con TSRI; e l'autrice principale Neha Jain, un borsista post-dottorato nel laboratorio Chapman, hanno pubblicato i loro risultati nel Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze .
La proteina transtiretina umana può assumere una forma aggregata o amiloide in determinate condizioni. Credito:The Chapman Lab
"Una delle più importanti implicazioni per la salute dei biofilm è sui cateteri. Su qualsiasi tipo di dispositivo che si tenta di inserire in un essere umano, si formerà un biofilm, " disse Chapman, Professore di Molecolare U-M, biologia cellulare e dello sviluppo. "Questo è un enorme, problema enorme perché essere cateterizzato per pochi giorni, i batteri possono formare biofilm sul dispositivo, che può portare a gravi infezioni".
Il team ha studiato come il TTR ha interagito con un ceppo di E. coli riscontrato nelle infezioni del tratto urinario. Nelle UTI, il ceppo batterico si deposita nella vescica, formazione di comunità di biofilm. I batteri in un biofilm si racchiudono in uno strato di fibre amiloidi che aiutano a proteggerli dai fattori di stress nell'ambiente. Gli amiloidi di E. coli sono composti da una proteina chiamata CsgA.
Quando i ricercatori hanno mescolato TTR purificato e CsgA, CsgA non potrebbe produrre amiloidi protettivi. Abbattere la difesa chiave di un batterio contro il suo ambiente potrebbe consentire al corpo di combattere l'infezione in modo più efficace.
"È più facile rompere i singoli bastoncini piuttosto che un fascio. Allo stesso modo, le infezioni batteriche possono essere trattate in modo più efficace se i batteri non sono tenuti insieme nei biofilm, " Ha detto Jain. "Abbiamo scoperto che il TTR può prevenire la formazione di biofilm in un ceppo di E. coli uropatogeno e in altri ceppi batterici".
Buxbaum, che ha studiato a lungo TTR, ha sottolineato che in alcune condizioni il TTR può formare fibre amiloidi esso stesso, e potrebbe essere questa capacità che conferisce a TTR le caratteristiche strutturali per interrompere la formazione di amiloide da parte di altre proteine, come CsgA.
Combattere il fuoco con il fuoco:Tuttavia, la variante del TTR che può formare polimeri, chiamato M-TTR, può impedire ad altre proteine di adottare la piega amiloide. Qui sono mostrate fibre amiloidi derivate da proteine batteriche curli, e le stesse proteine mescolate con M-TTR. M-TTR impedisce l'aggregazione delle fibre amiloidi delle proteine batteriche curli. Credito:The Chapman Lab
Circa una persona su 100 che riceve protesi di anca o ginocchio ha un'infezione, secondo l'American Academy of Orthopaedic Surgeons. Uno studio del 2001 ha rilevato che il 95% delle infezioni del tratto urinario nei pazienti critici è stato fatto risalire ai loro cateteri, mentre l'87 percento delle infezioni del flusso sanguigno proveniva da un catetere vascolare a permanenza e l'86 percento dei casi di polmonite era associato a un ventilatore meccanico.
"È possibile che i prodotti derivati o basati su queste interazioni proteiche possano ridurre questo problema in medicina, che i biofilm si formano su molte superfici artificiali impiantate all'interno del corpo, Buxbaum ha detto. "L'idea è che potremmo impregnare queste superfici con questa proteina in modo che non possano formare questi biofilm e rendere più facile il trattamento di queste infezioni con gli antibiotici".
Chapman e Buxbaum affermano che l'implementazione di questo richiederà più ricerca, ma la mossa potrebbe aiutare a prevenire le infezioni sugli impianti e la resistenza agli antibiotici.
"Se potessi prendere di mira quella resistenza, l'ospite può essere in grado di eliminare l'infezione, "Ha detto Chapman. "Si potrebbe anche prescrivere dosi più basse di antibiotici o ridurre la durata dell'uso di antibiotici, che sarebbero tutte cose buone."
