Niebezpieczny szczep E. coli blokuje mechanizm obronny jelit, umożliwiając szerzenie infekcji

Kiedy szkodliwe bakterie wywołujące zatrucia pokarmowe, takie jak Escherichia coli (E. coli), dostają się do przewodu pokarmowego, komórki nabłonka jelit zwykle reagują błyskawicznie – wypychają zainfekowane komórki na zewnątrz, aby zapobiec dalszemu rozprzestrzenianiu się infekcji.

W nowych badaniach opublikowanych w czasopiśmie Nature naukowcy z Genentech (członek Grupy Roche), we współpracy z badaczami z Oregon Health & Science University (OHSU), odkryli, że niebezpieczny szczep E. coli, znany z powodowania krwawych biegunek, potrafi zablokować ten kluczowy mechanizm obronny.

Bakterie wstrzykują do komórek jelitowych specjalne białko o nazwie NleL, które degraduje enzymy ROCK1 i ROCK2 – niezbędne do wypchnięcia zakażonych komórek poza nabłonek. Gdy proces ten zostaje zablokowany, zainfekowane komórki nie są usuwane z wystarczającą szybkością, co umożliwia bakteriom dalsze namnażanie się i rozprzestrzenianie infekcji.

Zwykle, gdy bakterie chorobotwórcze wnikają do jelita, organizm błyskawicznie reaguje. Nabłonek jelitowy stanowi pierwszą linię obrony – to bariera złożona z ciasno upakowanych komórek, które pochłaniają składniki odżywcze i jednocześnie chronią przed przedostaniem się drobnoustrojów do krwi. Jeśli jedna z komórek zostanie zainfekowana, poświęca się, wypychając siebie z warstwy nabłonka do światła jelita, skąd zostaje usunięta wraz z zawartością. To mechanizm, który skutecznie ogranicza zakażenie.

– „Nasze badanie pokazuje, że bakterie patogenne potrafią zablokować proces wypychania zakażonych komórek” – powiedziała dr Isabella Rauch, profesor nadzwyczajna mikrobiologii molekularnej i immunologii w OHSU School of Medicine, współautorka publikacji. – „To zupełnie inna strategia niż te znane dotąd. Niektóre bakterie starają się ukrywać przed wykryciem przez układ odpornościowy, ale ta po prostu blokuje komórce drogę ucieczki.”

Nowe kierunki terapii

Rauch od lat bada, jak tkanki barierowe, takie jak nabłonek jelitowy, współdziałają z mikroorganizmami i chronią organizm bez wywoływania przewlekłego stanu zapalnego. Jej prace mają znaczenie nie tylko dla chorób infekcyjnych, ale także dla schorzeń przewlekłych, takich jak nieswoiste choroby zapalne jelit (IBD).

– „Dziś wiemy, że nabłonek jelitowy to nie tylko bierna bariera. Te komórki potrafią bardzo szybko wykrywać infekcję i reagować, zanim jeszcze włączy się układ odpornościowy” – podkreśla badaczka.

Badanie było wynikiem współpracy wielu zespołów naukowych – biochemicy z Genentech wyjaśnili mechanizm działania białka NleL, a zespół Rauch wykorzystał modele tkanek jelitowych, by pokazać jego wpływ na prawdziwe komórki.

– „Udało nam się pokazać, że gdy bakterie mają to białko, infekują jelito znacznie skuteczniej. Zapobiegają szybkiemu usunięciu zakażonych komórek, co daje im czas na dalsze namnażanie i infekowanie kolejnych komórek” – wyjaśnia Rauch.

To odkrycie może otworzyć drogę do nowych metod leczenia, które nie polegają na zabijaniu bakterii antybiotykami, lecz na blokowaniu ich zdolności do obchodzenia mechanizmów obronnych organizmu.

– „Zrozumienie, w jaki sposób bakterie omijają nasze naturalne bariery, może pozwolić na opracowanie terapii antywirulencyjnych, które nie prowadzą do narastania oporności, jak ma to miejsce w przypadku antybiotyków” – dodaje Rauch.

Znaczenie globalne

Szczepy E. coli wytwarzające NleL mogą być szczególnie groźne dla małych dzieci, które są bardziej podatne na odwodnienie. Naukowcy ostrzegają, że zmiany klimatyczne i osłabienie systemów kontroli bezpieczeństwa żywności mogą sprzyjać częstszym zakażeniom tymi patogenami.

– „Takie bakterie już teraz stanowią poważny problem w regionach o złych warunkach sanitarnych, ale wraz ze wzrostem temperatur i ograniczaniem nadzoru nad bezpieczeństwem żywności stają się zagrożeniem również w krajach rozwiniętych” – ostrzega Rauch.

Odkrycie może także pomóc w zrozumieniu mechanizmów innych chorób jelit, takich jak IBD czy nowotwory przewodu pokarmowego, w których proces „ekstruzji komórek” przebiega nieprawidłowo.

– „W zdrowym jelicie komórki są regularnie usuwane w niewielkiej liczbie, ale w IBD ten proces jest nadmiernie aktywny, a my wciąż nie wiemy dlaczego. Podobny mechanizm obserwujemy w nowotworach jelit. Nasze badania rzucają nowe światło na oba zjawiska – na to, jak organizm się chroni i jak ten mechanizm może zostać zaburzony” – podsumowuje Rauch.

Źródło: Nature, „Enteropathogenic bacteria evade ROCK-driven epithelial cell extrusion”
DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-025-09645-0