Hur tar cancerframkallande bakterier över magen?
En ny studie på möss använder banbrytande bildtekniker för att undersöka hur H. pylori, som finns i ungefär hälften av människorna på jorden, överlever och trivs i magen.
Tarmbakterier är ett av de hetaste ämnena inom medicinsk vetenskap idag.
När forskare lägger till den överraskande långa listan över tillstånd som kan involvera bakterier har det blivit allt viktigare att förstå mer om hur de övervinner både läkemedel och vårt immunsystem.
En bakterie som har en otrolig förmåga att kolonisera människor är Helicobacter pylori. Faktum är att det uppskattas leva i magen hos ungefär hälften av alla människor.
Det tenderar att först komma in i människor när vi är unga och förblir sedan på plats under en stor del av en individs liv.
Hos de flesta verkar bakterien inte skada; dock i vissa, H. pylori kan leda till magcancer och magsår. En författare skriver:
”Cirka 75% av den globala magsäckscancerbördan och 5,5% av maligniteter över hela världen kan hänföras till H. pylori-inducerad inflammation och skada. ”
Hemligheterna i H. pylori
Trots förekomsten och förgreningarna av H. pylori infektion, att förstå hur bakterien beter sig i våra magar har visat sig vara utmanande.
Forskare, många från Stanford University School of Medicine, i Kalifornien, genomförde nyligen en uppsättning studier för att förstå hur H. pylori stanna kvar i magen så framgångsrikt. Forskarna hoppas också kunna ge ledtrådar till hur dessa bakterier kan förflyttas.
Med hjälp av avancerade visualiseringsverktyg identifierade forskarna H. pyloriS gömställe. De publicerade sina resultat nyligen i tidskriften PLOS-biologi.
H. pylori är mycket specialiserade för att kolonisera magen, vilket är en särskilt ogästvänlig plats att bo - det är i huvudsak en behållare med saltsyra. Trots detta trivs bakterierna och kan behålla sin position i årtionden.
Bortsett från magens intensiva kemi ersätts dess celler snabbt, vilket gör det ännu svårare att hålla fot i magen.
Antibiotika kan döda H.pylori men vanligtvis utraderar de inte bakterierna helt, och befolkningen växer snart igen. Seniorförfattaren Dr Manuel Amieva förklarar att "den återuppkommande stammen alltid är densamma som den man trodde ha utrotats."
Detta härrör från det H. pylori ha en gömställe, någonstans, utan att skada sig, som bakterierna kan regenerera i säkerhet. Författarna till den senaste tidningen ville avslöja detta gömställe.
Hur H. pylori Dölj
H. pylori har snurrande flageller, som är långa, piskliknande strukturer som gör det möjligt för bakterierna att röra sig genom sina miljöer. Forskare tror att bakterien använder denna miniatyrmotor ombord för att tunnla in i magens slemskikt.
Slemskiktet skyddar slemhinnan i magen och kan därför också ge bakterien ett visst skydd.
Forskarna fann att denna taktik verkligen spelar en roll, men de upptäckte också ett annat sätt att bakterierna skyddar sig själva.
För att undersöka infekterade forskarna möss med två stammar av H. pylori; den ena var genetiskt modifierad för att avge fluorescerande grönt ljus, den andra producerade fluorescerande rött ljus. De använde också en teknik som kallades CLARITY, som gjorde det möjligt för forskarna att ”röra sig igenom” intakt vävnad och utveckla en 3D-bild av var bakterierna hade bott i mössens magar.
Tidigare forskning från samma grupp visade det H. pylori gömma sig i magkörtlar, som är små gropar i magsäcken.
Om en särskilt härdig bakterie gör det till en av dessa gropar och förökar sig, blir de otroligt svåra att lossa. Forskarna kunde inte identifiera exakt varför de skulle bli så förankrade, men de tror att det kan bero på att varje körtel har bara en ingång, vars diameter bara är cirka fyra gånger bredare än H. pylori.
Kartläggning av spridningen
Den nya forskningen undersökte hur det H. pylori sprider sig när den har kommit till ett djur. Forskarna förväntade sig att de två bakteriestammarna (som var identiska förutom deras färg) skulle blanda sig och bli en blandad population av båda färgerna.
De fann dock att när en bakterie - antingen röd eller grön - hade etablerat sig i en magkörtel, minskade den andra bakteriers förmåga att komma in. Så även om dessa bakterier var samma stam av samma art, bestämde forskarna att de skulle överträffa sitt eget slag.
När en röd eller grön bakterie hade koloniserat en körtel och replikerat skulle de ta över positioner i angränsande körtlar; detta skapade ett lapptäcke mönster av rött och grönt över slemhinnan i musens mage.
Det är fortfarande inte klart exakt hur varje bakterie tar över en grop och hävdar att den är sin egen. Men i ett av deras experiment använde forskarna bakterier som hade konstruerats för att sakna kemiska sensoriska maskiner som de använder för att navigera; dessa bakterier kunde inte skapa exklusiva kolonier med endast röda eller gröna.
På senare tid har probiotika använts för att bli av med så kallade dåliga bakterier; men, som Dr. Amieva förklarar: "Det räcker inte att hitta en bra probiotisk stam som kan överleva i det organ du vill att det ska leva i. Du måste skapa utrymme för det."
Dr. Amieva föreslår till exempel ett tillvägagångssätt: Fresta bakterierna från deras gömställen och ersätt dem sedan med en mindre virulent bakterie.
Denna studie ger en tydligare bild av hur H. pylori slå oss ner i magen. Förhoppningsvis kan informationen i framtiden hjälpa oss att hitta ett sätt att ta bort den.
