Le cellule immunitarie chiamate "cellule killer" prendono di mira i batteri che invadono le cellule del corpo, ma come fanno a farlo in modo così efficace? I batteri possono sviluppare rapidamente resistenza agli antibiotici, tuttavia sembra che non siano stati così facilmente in grado di eludere le cellule killer. Ciò ha indotto i ricercatori a interessarsi a scoprire l'esatto meccanismo utilizzato dalle cellule killer per distruggere gli invasori batterici.

Sebbene un modo in cui le cellule killer possono innescare la morte batterica sia infliggere danni ossidativi, non è stato ancora del tutto compreso come le cellule killer distruggano i batteri in ambienti privi di ossigeno.

Ora, per la prima volta, i ricercatori hanno colto in flagrante le cellule killer nell'atto di omicidio microbico, osservandoli mentre uccidevano sistematicamente tre ceppi di microbi:E. coli e i batteri responsabili dell'infezione da Listeria e della tubercolosi. Il processo infligge la morte delle cellule batteriche indipendentemente dal fatto che l'ambiente contenga ossigeno o meno.

Le loro scoperte, pubblicato in Cellula , rivelano che le cellule killer agiscono metodicamente, sparare enzimi mortali nei batteri per "programmare" una completa disgregazione interna e la morte cellulare.

I ricercatori, dall'ospedale pediatrico di Boston, il Wistar Institute e l'Università del Michigan (U-M), utilizzato un approccio altrettanto sistematico per fare la scoperta.

"Abbiamo preso tre batteri molto diversi, e per vedere quali proteine ​​sono state distrutte dalle cellule killer, abbiamo misurato i loro livelli proteici prima, durante e dopo l'attacco, "dice Judy Lieberman, dottore, dottorato di ricerca, del Boston Children's Program in Cellular and Molecular Medicine (PCMM), chi è co-autore senior dello studio.

Le proteine ​​sono fondamentali per la vita perché dirigono l'uso dei nutrienti e la produzione di macchinari cellulari di cui i batteri hanno bisogno per sopravvivere.

"Ogni ceppo di batteri ha circa 3, 000 proteine ​​e abbiamo visto che, in tutte e tre le specie batteriche, circa il 5-10% di quelle proteine ​​sono state tagliate dall'enzima che induce la morte delle cellule killer, chiamato granzima B, " Dice Lieberman. "Se fai un elenco delle proteine ​​di cui i batteri hanno assolutamente bisogno per sopravvivere, sarebbe un piccolo elenco, interessante, questo sembra essere identico alla lista dei risultati di granzyme B."

Più mortale degli antibiotici

Per sferrare il colpo fatale del granzima B, le cellule killer cercano marcatori superficiali sulle superfici cellulari del corpo che potrebbero indicare che un invasore batterico ha preso residenza all'interno della cellula. Le cellule killer si attaccano quindi alla cellula infetta e usano un enzima per creare un piccolo poro sulla superficie della cellula, attraverso il quale iniettano il granzima B. Una volta che il granzima B entra nella cellula, passa nel batterio invasore e essenzialmente distrugge le proteine ​​​​critiche per la sopravvivenza cellulare così come i suoi ribosomi, i pezzi del macchinario cellulare dei batteri che effettivamente producono le proteine.

"I ribosomi dei batteri si sfaldano e smettono di funzionare, "dice Liebermann, anche professore di pediatria alla Harvard Medical School.

È come se la fabbrica interna della vita dei batteri non solo perdesse i progetti per le parti che deve realizzare, ma subisce anche un catastrofico guasto meccanico della sua catena di montaggio.

"Scoprendo le proteine ​​batteriche che le cellule killer 'eliminano, ' abbiamo identificato potenziali bersagli terapeutici che potrebbero aprire la strada a una nuova classe di farmaci antimicrobici, " suggerisce Lieberman.

"Abbiamo un'enorme crisi di resistenza agli antibiotici in questo momento in quanto la maggior parte dei farmaci che curano malattie come la tubercolosi o la listeria, o patogeni come E.coli, non sono efficaci, " disse Sriram Chandrasekaran, dottorato di ricerca, co-autore senior dello studio di U-M, in un comunicato stampa. "Così, c'è un enorme bisogno di capire come funziona il sistema immunitario. Speriamo di progettare un farmaco che insegua i batteri in modo simile".

È importante sottolineare che non importa quante volte i ricercatori hanno esposto i batteri al granzima B, i batteri non hanno sviluppato resistenza al suo attacco fatale. È possibile che l'unico modo in cui i batteri possano sopravvivere sia mimetizzarsi in modo che le cellule killer non possano "vederli" e sparare loro il granzima B.

Lieberman sta ora cercando i meccanismi specifici attraverso i quali i batteri potrebbero eludere le cellule killer. Sta anche studiando come "percorsi della morte" simili abbiano effetto su funghi e parassiti, come quelli che causano la malaria.